Polímero para aditivo de hormigón de resistencia ultra alta y procedimiento para su preparación.

Polímero con peso molecular promedio en peso (Mw) de 5.000 a 150.

000 para aditivo de hormigón de resistenciaultra-alta, preparado a partir del 30 al 95% en peso de un compuesto (met) polioxialquileno uretano insaturado (a)representado por la fórmula I siguiente:

en la que X1, Y1 y Z1 son cada uno independientemente iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que consisteen hidrógeno (-H), un grupo metilo (-CH3) y un grupo carboxílico (-COOH);

R1 representa un grupo hidrocarburo C1-C6 o un grupo cetona;

R2 representa un grupo aromático C6, un grupo hidrocarburo C3-C12 cíclico o un grupo hidrocarburo C1-C6;

R3 representa hidrógeno (-H) o un grupo hidrocarburo C1-C6;

P1O representa al menos un grupo oxialquileno C2-C20,

siendo m un número entero de 2 a 100, que es un número promedio de moles de aducto del grupo oxialquileno; y

siendo n un número entero de 3 a 150, que es un número promedio de moles de aducto de unidades de repetición, ydel 5 al 70% en peso de un monómero orgánico aniónico insaturado (b) representado por la fórmula II siguiente:

en la que X2, Y2 y Z2 son cada uno independientemente iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que consisteen hidrógeno (-H), un grupo metilo (-CH3) y un grupo carboxílico (-COOH), en el que uno de X2, Y2 y Z2 eshidrógeno; y

R4 representa un grupo carboxílico (-COOH) o un grupo nitrilo (-CN)

caracterizado porque

el compuesto (a) representado por la fórmula I puede ser obtenido mediante el derivado de uretano y un diol que seadicionan para obtener un compuesto de uretano y haciéndose reaccionar el compuesto de uretano resultante conácido orgánico insaturado o alcohol insaturado.

Polímero para aditivo de hormigón de resistencia ultra alta y procedimiento para su preparación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere a un nuevo polímero para aditivo de hormigón de resistencia ultra alta, y más específicamente, a un polímero para aditivo de hormigón de resistencia ultra alta, preparado a partir del 30 al 95% en peso de un compuesto de (meta) polioxialquileno uretano insaturado (a) y del 5 al 70% en peso de un monómero orgánico aniónico insaturado (b) , y un procedimiento para la preparación del mismo.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un nuevo polímero para aditivo de hormigón de resistencia ultra alta adecuado para utilización en hormigón de resistencia ultra alta, en el que dicho polímero tiene tanto alta capacidad de reducción de agua, una ventaja de los aditivos de polímero de ácido policarboxílico, como capacidad antiespumante en proporción al contenido de los derivados de uretano presentes en las cadenas laterales, mejorando así la manejabilidad y la resistencia de la composición de hormigón sin utilizar agente antiespumante alguno, y un procedimiento para la preparación del mismo.

Descripción de la técnica relacionada [0003] Aditivos para hormigón de polímero a base de ácido policarboxílico se utilizan generalmente como agentes reductores de agua y plastificantes para composiciones de hormigón, tales como pastas de cemento, mortero y hormigón, que son necesarios en composiciones de hormigón para formar materiales estructurales para ingeniería civil y construcción.

Un polímero de ácido policarboxílico aditivo para hormigón tal, mejora la fluidez de las composiciones de hormigón y por lo tanto disminuye considerablemente la cantidad de agua requerida, por tanto mejorando ventajosamente la resistencia y durabilidad de estructuras de ingeniería civil y de construcción. Tal polímero de ácido policarboxílico aditivo para hormigón, presenta una alta capacidad de reducción de agua y fluidez, en comparación con los aditivos convencionales de sulfonato de lignina o mezclas de sulfonato de polinaftaleno y por lo tanto se usa comúnmente como un aditivo para el hormigón de alto rendimiento.

Sin embargo, el aumento de la población y las limitaciones geográficas de la sociedad contemporánea han dado lugar a la necesidad de rascacielos, y de composiciones de hormigón que requieren alta resistencia y durabilidad, referidas como composiciones de hormigón de resistencia ultra-alta. Un aditivo de alto rendimiento con alta capacidad de reducción de agua se utiliza como aditivo para hormigón de resistencia ultra alta para preparar una composición de hormigón de ultra alta resistencia tal. Un aditivo para hormigón de resistencia ultra alta generalmente usado, es un copolímero de ácido carboxílico insaturado y éster de polialquilenglicol insaturado que tiene una desventaja de presentar manejabilidad considerablemente deteriorada debido a la alta capacidad de reducción de agua y baja relación agua/cemento. En consecuencia, existe una necesidad de aditivos para hormigón de ultra-alta resistencia novedosos.

Como aditivos para hormigón de ácidos policarboxílicos, la publicación de patente japonesa N º 10-0003085 da a conocer un aditivo para hormigón de ácido policarboxílico que se prepara a partir del 20 al 60% en moles de un monómero de (met) acrilato de alquilo y el 15 al 40% en moles de monómero insaturado de polialquilenglicol y que comprende un polímero con un peso molecular promedio en peso de 20.000 o menor.

El documento US 2004/030007 A1 parece estar relacionado con el campo técnico de los morteros, hormigones y otras composiciones basadas en cemento. Dicho esto, una de las diversas diferencias entre la presente invención y US 2004/030007 A1 es que en la presente invención, se requiere un diol para preparar nuevo compuesto (a) de fórmula (I) como se describe en este documento. En contraposición, en US 2004/030007 A1 no se emplea diol alguno. Por consiguiente, el producto de la presente invención es claramente diferente de la de US 2004/030007, que también guarda silencio respecto del peso molecular. Una diferencia adicional, por ejemplo, es que US 2004/030007 A1 también parece que debe incluir, al menos, un monómero no iónico.

Los documentos US 6.376.581 y EP 1 437 330 A1 parecen ambos relacionarse con el campo de dispersantes para cemento. Dicho esto, entre otras cosas ninguno de ellos utiliza un diol de acuerdo con la presente invención con el fin de preparar el compuesto novedoso (a) de fórmula (I) como se describe en este documento. Por lo tanto, la presente invención también es claramente diferente tanto del US 6.376.581 como del EP 1 437 330 A1.

Además, la publicación de patente japonesa nº Sho. 59-18338 da a conocer un agente dispersante para cemento preparado por copolimerización de monómeros de éster de (met) acrilato de polialquilenglicol y monómeros de de ácido (met) acrílico. El agente dispersante para cemento descrito en los documentos de patente, tiene cadenas de polialquilenglicol que son grupos hidrófilos no iónicos y grupos de ácidos carboxílicos aniónicos en las respectivas moléculas, implicando hidrofilicidad de electrones e impedimento estérico, inhibición de adsorción de agregación de las partículas de cemento, y muestra bajos efectos de retardo de endurecimiento del cemento, no obstante a una buena capacidad de dispersión.

Por otra parte, la patente US Nº 5.661.206 sugiere la utilización de copolímeros de una mezcla de monómero de ácido policarboxílico y copolímeros de monómeros de éster de ácido (met) acrílico mono glicol polialqueno alcoxi y monómeros de ácido policarboxílico como plastificantes para aumentar la fluidez de la lechada de cemento y resolver la indeseada reducción de asentamiento con el paso del tiempo.

Además, la publicación de patente JP Nº 2003-0065580 describe la utilización de monómeros de aducto de óxido de etileno de polietilenimina insaturado (EO) , en los que los enlaces insaturados en cuanto a ácido orgánico insaturado se incorporan en un aducto de óxido de polietilenimina-etileno y monómeros de ácido orgánico y monómeros de ácidos orgánicos insaturados para aditivos para hormigón de ultra-alta resistencia para mejorar la capacidad de reducción de agua y la manejabilidad de composiciones de hormigón.

Como tal, se da a conocer en los documentos de la técnica la incorporación de una combinación de mono (met) acrilato de polialquileno glicol / copolímeros de ácido (met) acrílico, mono alquil éter de polialquileno glicol / copolímeros de ácido maleico y aducto EO de polietilenimina / copolímeros de ácido orgánico insaturados como un aditivo de una mezcla cementosa.

Sin embargo, los aditivos de hormigón descritos en los documentos de patente exhiben alta capacidad de reducción de agua, pero implican, desventajosamente, baja manejabilidad de una composición de hormigón con baja relación agua / cemento. Además, estos aditivos para hormigón comprenden una pequeña cantidad de agente antiespumante para hacer uniformes las espumas de composiciones de hormigón. Este agente antiespumante es hidrófobo, a diferencia del aditivo, lo que provoca la separación de fases entre los mismos.

Con el fin de resolver los problemas anteriormente mencionados, la presente invención incorpora monómeros novedosos para proporcionar polímeros de uretano aplicables a aditivos de hormigón que pueden presentar capacidad de reducción de agua superior, mejorando considerablemente la capacidad de manejabilidad, incluso utilizando una baja relación agua / cemento y que tienen espumas uniformes debido a la superior capacidad de formación de espuma, sin añadir ningún agente antiespumante, y un método para la preparación de los polímeros de uretano. Los polímeros de uretano pueden aplicarse al hormigón y otros ámbitos industriales y siendo esperado que tengan aplicabilidad potencial infinita.

Sumario de la invención [0015] Como se describe aquí, el objeto subyacente de la presente invención es logrado preferiblemente por medio de las reivindicaciones independientes adjuntas. Las reivindicaciones dependientes ilustran ventajosamente aspectos adicionales preferidos de las realizaciones de la invención.

Consecuentemente, la presente invención se dirige a un polímero para aditivo de hormigón de ultra-alta resistencia y un método para preparar el mismo que obvia sustancialmente uno o más problemas debidos a las limitaciones y desventajas de la técnica relacionada.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un polímero de un aditivo de hormigón de ultra-alta resistencia... [Seguir leyendo]

1. Polímero con peso molecular promedio en peso (Mw) de 5.000 a 150.000 para aditivo de hormigón de resistencia ultra-alta, preparado a partir del 30 al 95% en peso de un compuesto (met) polioxialquileno uretano insaturado (a) representado por la fórmula I siguiente:

en la que X1, Y1 y Z1 son cada uno independientemente iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en hidrógeno (-H) , un grupo metilo (-CH3) y un grupo carboxílico (-COOH) ; 15

R1 representa un grupo hidrocarburo C1-C6 o un grupo cetona; R2 representa un grupo aromático C6, un grupo hidrocarburo C3-C12 cíclico o un grupo hidrocarburo C1-C6; R3 representa hidrógeno (-H) o un grupo hidrocarburo C1-C6; P1O representa al menos un grupo oxialquileno C2-C20, siendo m un número entero de 2 a 100, que es un número promedio de moles de aducto del grupo oxialquileno; y

siendo n un número entero de 3 a 150, que es un número promedio de moles de aducto de unidades de repetición, y del 5 al 70% en peso de un monómero orgánico aniónico insaturado (b) representado por la fórmula II siguiente:

en la que X2, Y2 y Z2 son cada uno independientemente iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en hidrógeno (-H) , un grupo metilo (-CH3) y un grupo carboxílico (-COOH) , en el que uno de X2, Y2 y Z2 es hidrógeno; y

R4 representa un grupo carboxílico (-COOH) o un grupo nitrilo (-CN)

caracterizado porque

el compuesto (a) representado por la fórmula I puede ser obtenido mediante el derivado de uretano y un diol que se adicionan para obtener un compuesto de uretano y haciéndose reaccionar el compuesto de uretano resultante con ácido orgánico insaturado o alcohol insaturado.

2. Polímero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho polímero tiene un potencial zeta de -2, 9 mV a -5 mV

3. Polímero según la reivindicación 1, en el que, para el compuesto de (meta) polioxialquileno uretano insaturado representado por la fórmula I, el ácido orgánico insaturado que proporciona un grupo insaturado se selecciona del grupo que consiste en monómeros de ácido monocarboxílico insaturado, monómeros de ácido dicarboxílico insaturado y combinaciones de los mismos .

4. Polímero de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el monómero de ácido monocarboxílico insaturado se selecciona entre el grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico y combinaciones de los mismos.

5. Polímero de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el monómero de ácido dicarboxílico insaturado se selecciona de entre el grupo que consiste en: ácido maléico, ácido itacónico, ácido citracónico y ácido fumárico; sales de metales monovalentes, sales de metales bivalentes, sales de amonio y sales de aminas orgánicas de los mismos, y anhídridos de los mismos.

6. Polímero según la reivindicación 1, en el que, para el compuesto de (meta) polioxialquileno de uretano insaturado representado por la fórmula I, el alcohol insaturado que proporciona un grupo insaturado se selecciona de entre el grupo que consiste en alcohol vinílico, alcohol de (met) alilo, 3- buten-1- ol, alcohol de isopreno, 3-metil-2- buten-1-ol, 2- metil-3- buten-1-ol, 2-metil-3-buten-2-ol y 2-metil-2-buten-1-ol y combinaciones de los mismos.

7. Polímero según la reivindicación 1, en donde, para el compuesto de (meta) polioxialquileno uretano insaturado representado por la fórmula I, el diisocianato que proporciona un grupo uretano se selecciona de entre el grupo consistente en 2, 4-diisocianato de tolueno, metilendifenilo-4, 4'-diisocianato, diisocianato de tetrametil-1, 3-xileno, diisocianato de para-fenileno, diisocianato de 1, 6-hexametileno, diisocianato de 1, 5-naftaleno, diisocianato de isoforona, diisocianato de ciclohexilmetano y combinaciones de los mismos.

8. Polímero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, para el compuesto de (meta) polioxialquileno uretano insaturado representado por la fórmula I, el diol utilizado para aducto de polioxialquileno se selecciona de entre el grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol, isobutilenglicol y combinaciones de los mismos.

9. Polímero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, para el compuesto (meta) polioxialquileno uretano insaturado (a) representado por la fórmula I, un número m de moles de aducto de grupo polioxialquileno-derivado de uretano es de 6 a 100.

10. Polímero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el monómero orgánico aniónico insaturado (b) representado por la fórmula II se selecciona de entre el grupo que consiste en monómeros de ácido monocarboxílico insaturado, monómeros de ácido dicarboxílico insaturado y monómeros de nitrilo insaturado.

11. Polímero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el monómero de ácido monocarboxílico insaturado se selecciona de entre el grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico y combinaciones de los mismos.

12. Polímero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el monómero de ácido dicarboxílico insaturado se selecciona de entre el grupo que consiste en: ácido maleico, ácido itacónico, ácido citracónico y ácido fumárico; sales de metales monovalentes, sales de metales bivalentes, sales de amonio y sales de aminas orgánicas de los mismos, y anhídridos de los mismos.

13. Polímero de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el monómero de nitrilo insaturado es acrilonitrilo.

14. Aditivo para hormigón que comprende el polímero conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Aditivo para hormigón de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende además: de 5 a 100 partes en peso de un segundo aditivo para hormigón con respecto a 100 partes en peso del aditivo para hormigón.

16. Aditivo para hormigón de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el polímero del aditivo para hormigón tiene una cadena lateral lineal con una longitud promedio de 0, 5 mm a 5 mm.

17. Aditivo para hormigón de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la longitud de la cadena lateral es de 10 nm a 500 nm.

18. Procedimiento para la preparación de un polímero para aditivo de hormigón que comprende:

i) carga en un reactor de un disolvente;

ii) adición gota a gota de, al menos, un compuesto de (meta) polioxialquileno uretano insaturado (a) , al menos un monómero orgánico aniónico insaturado (b) , en el que los compuestos (a) y (b) son como se definen en la reivindicación 1;

iii) polimerizar la mezcla reactiva resultante.

19. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18 que adicionalmente comprende: neutralizar con un álcali el

polímero resultante. 5

20. Procedimiento para la preparación de un polímero para aditivo de hormigón que comprende:

i) carga en un reactor de, al menos, un compuesto o monómero de, al menos, un compuesto de (meta) polioxialquileno uretano insaturado (a) y de, al menos, un monómero orgánico aniónico insaturado (b) junto con un 10 disolvente, en el que los compuestos (a) y (b ) son como se definen en la reivindicación 1;

ii) adición gota a gota al reactor del compuesto o del monómero restante y un iniciador de polimerización (C) ; y

iii) polimerizar la mezcla reactiva resultante. 15

21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20 que adicionalmente comprende: neutralizar con un álcali el polímero resultante.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

•JP 10003085 A [0006] • EP 1437330 A1 [0008]

•US 2004030007 A1 [0007] • JP SHO5918338 B [0009]

•US 2004030007 A [0007] • US 5661206 A [0010]

•US 6376581 B [0008] • JP 2003065580 A [0011]