(57)【要約】  特殊な攪拌羽根を使用しなくとも、攪拌による上り現象（ワイセンベルク効果）を発生させずに効率のよい水硬性組成物用添加剤の製造方法を提供する。  水硬性組成物用添加剤の製造方法であって、前記水硬性組成物用添加剤は、共重合体を含有し、当該共重合体が、下記の一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩とを、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の存在下で水溶媒中で重合させることによって製造され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリエチレングリコール換算の質量平均分子量が１０００００以上２００００００以下である水硬性組成物用添加剤の製造方法。
2020100212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性組成物用添加剤の製造方法であって、
前記水硬性組成物用添加剤は、共重合体を含有し、
当該共重合体が、下記の一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩とを、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の存在下で水溶媒中で重合させることによって製造され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリエチレングリコール換算の質量平均分子量が１０００００以上２００００００以下である水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【化１】
2020100212.tif 000010
（但し、式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、同一又は異なる、水素原子、メチル基を表す。Ｒ４は同一又は異なる水素原子又は炭素数１〜３０の炭化水素基を表す。ｐは０又は１の整数を表す。ｑは０〜２の整数を表す。ＡＯは炭素数２〜１８のオキシアルキレン基を表す。ｎはＡＯの平均付加モル数であり、１〜３００の数を表す。）
【請求項２】
前記疎水性連鎖移動剤を連鎖移動剤総量に対して、１〜１００モル％を使用する請求項１に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【請求項３】
重合時における、水溶液の濃度を１０〜８０質量％とする請求項１又は２に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【請求項４】
前記共重合体の質量平均分子量が１０００００〜６０００００である請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【請求項５】
前記疎水性連鎖移動剤の炭素数が８〜２２である請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【請求項６】
前記疎水性連鎖移動剤がアルキルチオールである請求項１〜５のいずれか１項に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【請求項７】
不飽和カルボン酸及び／又はその塩と上記一般式１で示される単量体の質量比率が（不飽和カルボン酸及び／又はその塩）／上記一般式１で示される単量体＝３０／７０〜１／９９である請求項１〜６のいずれか１項に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【請求項８】
前記不飽和カルボン酸が（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、フマル酸、（無水）イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、こはく酸モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）、こはく酸モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシプロピル）からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜７のいずれか１項に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水硬性組成物用添加剤の製造方法に関する。更に詳細には、本発明は、水硬性組成物用添加剤に含有させる高分子量の共重合体を水溶媒中で重合させる際に、重合反応浴において、特殊な攪拌浴を使用しなくとも、攪拌による上り現象（ワイセンベルク効果）を発生させずに効率のよい水硬性組成物用添加剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント、モルタル、コンクリート等の水硬性組成物の分散性の向上、スランプ保持性の向上、ブリーディング水の発生の抑制（ブリーディングの低減）等の水硬性組成物の物性を改善するために、各種の添加剤が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８９２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の水硬性組成物用添加剤には、例えば、ビニル系共重合体などの各種共重合体が使用されている。このような共重合体を重合する方法としては、溶媒を使用して行う方法が採用されている。溶媒を使用して共重合体を重合する際、ワイセンベルク効果が発生する。図１にワイセンベルク効果の発生態様を示す。ワイセンベルク効果は、粘弾性液体の法線応力効果の一種であり、例えば、図１に示されるような丸底フラスコ１において、攪拌羽根（撹拌翼）２を回転させると、液面３の中央部が攪拌軸４の回りに押し上げられる。ワイセンベルク効果が発生した際、同効果が消失するのを待って重合を行なおうとすれば、きわめて長い時間が必要となり、工業的に不利となるばかりではなく、加熱して重合反応を行なう場合には、共重合体が局部的に加熱されて変質や分解を起こすという問題がある。ワイセンベルク効果を発生させないようにするためには、溶媒中の共重合体の濃度を低下させたり、特殊な攪拌羽根を使用したりする必要がある。しかしながら、溶媒中の共重合体の濃度を低下させると、ワイセンベルク効果は発生しないが、重合効率が低下するという問題がある。また、特殊な攪拌羽根を使用するとコストが上昇するという問題がある。【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、水硬性組成物用添加剤に使用する共重合体を水溶媒中で重合する際に、特殊な攪拌羽根を使用しなくても、ワイセンベルク効果が発生せず、高分子量の共重合体を製造できる水硬性組成物の製造方法を提供することである。また、水硬性組成物用添加剤に使用する共重合体を水溶媒中で重合する際に、水溶媒の濃度を低下させなくても、ワイセンベルク効果が発生せず、高分子量の共重合体を製造できる水硬性組成物の製造方法を提供することである
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、特定の単量体と、不飽和カルボン酸等とを、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の存在下で水溶媒中で重合させて得られる特定の質量平均分子量を有する共重合体を含有させる水硬性組成物用添加剤の製造方法が好適であることを見出した。本発明によれば、以下の水硬性組成物用添加剤の製造方法が提供される。【０００７】
［１］  水硬性組成物用添加剤の製造方法であって、前記水硬性組成物用添加剤は、共重合体を含有し、当該共重合体が、下記の一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩とを、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の存在下で水溶媒中で重合させることによって製造され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリエチレングリコール換算の質量平均分子量が１０００００以上２００００００以下である水硬性組成物用添加剤の製造方法。【０００８】
【化１】
2020100212.tif 000003
（但し、式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、同一又は異なる、水素原子、メチル基を表す。Ｒ４は同一又は異なる水素原子又は炭素数１〜３０の炭化水素基を表す。ｐは０又は１の整数を表す。ｑは０〜２の整数を表す。ＡＯは炭素数２〜１８のオキシアルキレン基を表す。ｎはＡＯの平均付加モル数であり、１〜３００の数を表す。）【０００９】
［２］  前記疎水性連鎖移動剤を連鎖移動剤総量に対して、１〜１００モル％を使用する［１］に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。【００１０】
［３］  重合時における、水溶液の濃度を１０〜８０質量％とする［１］又は［２］に記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。【００１１】
［４］  前記共重合体の質量平均分子量が１０００００〜６０００００である［１］〜［３］のいずれかに記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。【００１２】
［５］  前記疎水性連鎖移動剤の炭素数が８〜２２である［１］〜［４］のいずれかに記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。【００１３】
［６］  前記疎水性連鎖移動剤がアルキルチオールである［１］〜［５］のいずれかに記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。【００１４】
［７］  不飽和カルボン酸及び／又はその塩と上記一般式１で示される単量体の質量比率が（不飽和カルボン酸及び／又はその塩）／上記一般式１で示される単量体＝３０／７０〜１／９９である［１］〜［６］のいずれかに記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。【００１５】
［８］  前記不飽和カルボン酸が（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、フマル酸、（無水）イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、こはく酸モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）、こはく酸モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシプロピル）からなる群から選ばれる少なくとも１種である［１］〜［７］のいずれかに記載の水硬性組成物用添加剤の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水硬性組成物用添加剤の製造方法は、水硬性組成物用添加剤に使用する共重合体を水溶媒中で重合する際に、特殊な攪拌羽根を使用しなくても、ワイセンベルク効果が発生せず、高分子量の共重合体を製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ワイセンベルク効果の発生態様を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、％は質量％を、また部は質量部を意味する。
【００１９】
本発明の実施形態の水硬性組成物用添加剤の製造方法において、水硬性組成物用添加剤は、特定の共重合体を含有するものである。このような共重合体は、下記の一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩とを、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の存在下で水溶媒中で重合させることによって製造されるものである。
【００２０】
先ず、一般式１で示される単量体について説明する。一般式１で示される単量体は１種又は２種以上使用してもよい。
【００２１】
【化２】
2020100212.tif 000004
【００２２】
一般式１において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、同一又は異なる、水素原子、メチル基を表す。Ｒ４は同一又は異なる水素原子又は炭素数１〜３０の炭化水素基を表す。炭素数１〜３０の炭化水素基としては、例えば、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基、ベンゼン環を持つ炭素数６〜３０のアリール基等が挙げられる。本発明の効果をより一層発現する点で、水素原子又は炭素数１〜８の炭化水素基が好ましく、水素原子又は炭素数１〜４の炭化水素基が更に好ましい。
【００２３】
一般式１において、ｐは０又は１の整数である。ｑは０〜２の整数である。
【００２４】
一般式１において、ＡＯは炭素数２〜１８のオキシアルキレン基であり、好ましくは炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、より好ましくは炭素数２〜３のオキシアルキレン基である。ＡＯとしては、例えば、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基、オキシスチレン基等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基であり、より好ましくは、オキシエチレン基、オキシプロピレン基である。ＡＯが２種類以上の場合は、ランダム付加体、ブロック付加体、交互付加体のいずれの形態であってもよい。共重合体の水溶性を保つためには、一般式１において、オキシアルキレン基全体の５０モル％以上がオキシエチレン基であることが好ましく、９０モル％以上がオキシエチレン基であることがさらに好ましい。一般式１において、ｎはＡＯの平均付加モル数を表し、１〜３００の数であり、好ましくは１〜２００の数であり、より好ましくは１〜１５０の数である。
【００２５】
一般式１で示される単量体として、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレン（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシ（ポリ）エチレン（ポリ）プロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ブトキシ（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコール（ポリ）ブチレングリコールビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、（ポリ）エチレングリコールモノ（２−メチル−２−プロペニル）エーテル、ポリエチレングリコールモノ（３−メチル−ブテニル）エーテル、ポリエチレン（ポリ）プロピレングリコールモノ（２−メチル−２−プロペニル）エーテル等が好ましい。構成単位（１）を形成する一般式１で示される単量体は１種又は２種以上使用してもよい。
【００２６】
次に、不飽和カルボン酸及び／又はその塩について説明する。不飽和カルボン酸及び／又はその塩としては、例えば、（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、フマル酸、（無水）イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、こはく酸モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）、こはく酸モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシプロピル）及びこれらの塩などが挙げられる。塩としては、特に制限するものではないが、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩、トリイソプロパノールアミン塩等のアミン塩などが挙げられる。なかでもナトリウム塩とカルシウム塩が好ましい。このような不飽和カルボン酸及び／又はその塩は１種又は２種以上使用してもよい。
【００２７】
不飽和カルボン酸及び／又はその塩としては、全不飽和カルボン酸及び／又はその塩の全体の内８０〜１００モル％が（メタ）アクリル酸及び／又はその塩から選ばれる一つ又は二つ以上であり、全不飽和カルボン酸及び／又はその塩の全体の内９０〜１００モル％が（メタ）アクリル酸及び／又はその塩から選ばれる一つ又は二つ以上であるのが好ましく、全不飽和カルボン酸及び／又はその塩の全体の内９５〜１００モル％が（メタ）アクリル酸及び／又はその塩から選ばれる一つ又は二つ以上であるのが更に好ましい。
【００２８】
ブリーディング低減効果を十分に得るために、一般式１で示される単量体と不飽和カルボン酸及び／又はその塩の配合割合は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩と一般式１で示される単量体の質量比率が（不飽和カルボン酸及び／又はその塩）／一般式１で示される単量体＝３０／７０〜１／９９であるのが好ましく、２０／８０〜５／９５であるのがより好ましい。
【００２９】
本実施形態で使用する硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤について説明する。このような硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤は、硫黄原子を含有するものであり、疎水性連鎖移動剤として作用するものを意味する。このような硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤は、具体的には、ｎ−ドデシルメルカプタン、ステアリルメルカプタン、セチルメルカプタン、２−エチルヘキシルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン、ドコシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタン、チオグリコール酸オクチル、３−メルカプトプロピオン酸オクチルなどのメルカプトカルボン酸アルキルエステルなどが挙げられる。十分に効果を得るためには、アルキル鎖を有し、アルキル鎖の炭素数は、８〜２２であるのが好ましい。より好ましくは、アルキルチオールが好ましく、このようなアルキルチオールとしては、例えば、n-ドデシルメルカプタン、ステアリルメルカプタン、セチルメルカプタン、２−エチルヘキシルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン、ドコシルメルカプタンなどが挙げられる。なかでも、n-ドデシルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタンが好ましい。
【００３０】
本実施形態において、一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩とを、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の存在下で水溶媒中で重合させることにより、一般式１で示される単量体により形成される構成単位と不飽和カルボン酸及び／又はその塩から形成される構成単位とを有するビニル系単量体由来の構造を備える共重合体を得ることができる。このような共重合体は、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤由来の構造を有するものである。ここで、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤由来の構造を有するとは、共重合体の末端に硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤由来の構造を有することであり、共重合体主鎖の水素ラジカル引き抜き後の連鎖移動反応により、主鎖に導入された硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤由来の構造を含むことをいう。より具体的には、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤として、アルキルチオールを使用した場合、アルキルチオール由来の構造がアルキル鎖を主鎖とし、このようなアルキル鎖の主鎖の末端の少なくとも１つが、硫黄原子を介して、ビニル系単量体由来の構造の主鎖末端と結合した構造を有する。
【００３１】
本実施形態において、共重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリエチレングリコール換算の質量平均分子量が１０００００以上２００００００以下とするものである。質量平均分子量が１０００００未満であると、そもそもワイセンベルク効果が現れず、質量平均分子量が２００００００を超えると本発明においても粘度が上昇過多となり、所望の効果が得られないおそれがある。粘度および経済性の観点から、質量平均分子量は、１０００００〜６０００００であるのが好ましい。
【００３２】
本実施形態において、共重合体は、一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩に加えて、その他の単量体を使用することも好ましい。このようなその他の単量体としては、例えば、アルキル基の炭素数が１〜４であるアルキル（メタ）アクリレートから選ばれる１種または２種以上が挙げられる。アルキル（メタ）アクリレートとして、アクリル酸メチル、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート等が好ましい。また、その他の単量体は１種又は２種以上使用してもよい。このような単量体は、一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩のうちの少なくとも一つと共重合可能であれば特に制限はなく、かかる単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等の不飽和アミド類、（メタ）アクリロニトリル等の不飽和シアン類、マレイン酸やフマル酸等の不飽和ジカルボン酸と（ポリ）アルキレングリコールや炭素数１〜２２のアルキル基やアルケニル基のアルコールとのモノエステルやジエステルとなる不飽和ジカルボン酸エステル類、不飽和カルボン酸や不飽和ジカルボン酸と炭素数が１〜２２であるアミンとのモノアミドやジアミドとなるアミド単量体類、アルキルジカルボン酸とポリエチレンポリアミンを縮合させたもの、活性水素を持つ窒素原子にエチレンオキシドやプロピレンオキシドを付加させたもの、（メタ）アクリル酸とのエステルやグリシジル（メタ）アクリレートと反応させたポリアミドポリアミン単量体類、（メタ）アリルスルホン酸やビニルスルホン酸及びそれらの塩などからなるスルホン酸系単量体類、リン酸２−（メタクリロイルオキシ）エチルやリン酸−ビス［２―（メタクリロイルオキシ）エチル］およびそれらの塩などからなるリン酸系単量体類等が挙げられる。
【００３３】
本実施形態で使用する共重合体を得るには、ラジカル発生部位を有するラジカル重合開始剤の存在下で、一般式１で示される単量体と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩とを重合させればよい。ラジカル発生部位を有するラジカル重合開始剤の存在下で、重合させる場合には、熱等によりアゾ基等のラジカル発生部位からラジカルが発生し、これによって重合が開始されることとなる。ラジカル重合に使用するラジカル重合開始剤は、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過酸化物や、２，２−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２−アゾビス（イソブチロニトリル）等のアゾ系化合物が挙げられ、重合反応温度下において分解し、ラジカルを発生するものであれば、その種類は特に制限されない。これらは、亜硫酸塩やＬ−アスコルビン酸等の還元性物質、更にはアミン等と組み合わせ、レドックス開始剤として使用することもできる。ラジカル重合開始剤の使用量は、その種類によって適宜調節すればよく、特に限定されるものではない。
【００３４】
なお、本実施形態においては、上述の共重合体に加えて、その他の共重合体が使用されていてもよい。このようなその他の共重合体として、上述の共重合体の製造方法において、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤を使用しないものが挙げられる。
【００３５】
セメント等の水硬性組成物は、水溶液として使用されるので、上記ラジカル重合は、水を溶媒として使用する水溶液重合で行われる。水溶液重合は、回分式でも連続式でも、また、これらの２種以上の組み合わせでもよい。ラジカル重合反応時における水溶液の濃度は、経済性と取扱やすさの観点から、１０〜８０質量％であるのが好ましく、２０〜７０質量％であるのがより好ましく、３０〜６５質量％であるのがさらに好ましい。なお、水溶液の濃度とは、下記数式（１）で表される質量％をいう。
【００３６】
【数１】
2020100212.tif 000005
【００３７】
ラジカル重合反応における反応温度は、ラジカル重合開始剤の種類に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、好ましく０〜１２０℃であり、より好ましくは２０〜１００℃であり、更に好ましくは５０〜９０℃である。
【００３８】
本発明の実施形態の水硬性組成物用添加剤の製造方法は、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤を使用することが重要である。硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤を使用しない場合、重合時においてワイセンベルク効果を回避できないおそれがある。
【００３９】
また、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤に加えて、その他の疎水性連鎖移動剤や親水性連鎖移動剤を併用することも好ましい。その他の疎水性連鎖移動剤としては、例えば、四塩化炭素、四臭化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等のハロゲン化物；α−メチルスチレンダイマー、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテン、ターピノーレン等の不飽和炭化水素化合物が挙げられる。特に、このような親水性連鎖移動剤としては、例えば、３−メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、チオグリセロール、チオリンゴ酸、２−メルカプトエタノールなどが挙げられる。なかでも、３−メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、チオグリセロールが好ましい。
【００４０】
所望の効果を効率的に得るためには、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤、その他の疎水性連鎖移動剤と親水性連鎖移動剤を加えた連鎖移動剤総量に対して、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の使用量は、１〜１００モル％であるのが好ましく、１０〜１００モル％であるのがより好ましく、４０〜８０モル％であるのが更に好ましい。
【００４１】
また、ラジカル重合反応に使用する各単量体成分の反応容器への添加方法としては、特に限定されず、例えば、全量を反応容器に初期に一括投入する方法、全量を反応容器に分割又は連続投入する方法、一部を反応容器に反応初期に投入し、残りを反応容器に分割又は連続投入する方法のいずれであってもよい。また、ラジカル重合開始剤、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤、親水性連鎖移動剤は、反応容器に初めから投入してもよく、反応容器に滴下してもよく、また、これらを組み合わせてもよい。
【００４２】
次に、本発明の実施形態によって製造された水硬性組成物用添加剤を使用する水硬性組成物について説明する。このような水硬性組成物は、以上説明したような本実施形態で得られた水硬性組成物用添加剤を使用して調製したセメントペースト、モルタル、コンクリート等の水硬性組成物である。水硬性組成物は、結合材として、少なくともセメントを使用したものであるが、セメントを単独で使用してもよく、また、セメントとポゾラン物質や潜在水硬性をもつ微粉末混和材料を併用してもよい。このようなセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等の各種混合セメントが挙げられる。また、微粉末混和材料としては、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、フライアッシュ等が挙げられる。
【００４３】
本実施形態で得られた水硬性組成物用添加剤を使用する水硬性組成物においては、各種の細骨材、粗骨材を使用することができる。また、目的に応じてＡＥ調整剤、消泡剤、凝結遅延剤、硬化促進剤、乾燥収縮低減剤、防腐剤、防水剤、防錆剤等を併用することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例等において、部は質量部を、また％は質量％を意味する。【００４５】
試験区分１（共重合体の合成）
・共重合体（ＰＣＡ−１）の合成
ガラス製攪拌軸（軸径：φ８ｍｍ）、ＰＴＦＥ製半円状の攪拌羽根（アズワン社製、９０×２４×４ｍｍ）、攪拌機（回転数表示可能）、窒素導入管及び滴下ロートを備え、ＪＩＳ  Ｒ３５０３に準拠した１０００ｍＬの丸底フラスコにイオン交換水２７４．５ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝４５）オキシエチレン１７９．５ｇ、メタクリル酸１９．９ｇ、３−メルカプトプロピオン酸０．２０ｇ、ｎ−ドデシルメルカプタン０．３８ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。次に、３５％過酸化水素水１．２ｇをイオン交換水１８．０ｇで希釈したものを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。その後、３５％過酸化水素水０．４ｇをイオン交換水６．０ｇで希釈したものを反応系に更に加え、反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。このとき、攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量２９８０００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−１）とした。【００４６】
・共重合体（ＰＣＡ−２）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水４３６．８ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝２３）オキシエチレン３３８．９ｇ、メタクリル酸５９．６ｇ、３−メルカプトプロピオン酸０．４ｇ、ステアリルメルカプタン１．１ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。次に、３５％過酸化水素水２．４ｇをイオン交換水３５．８ｇで希釈したものを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を７０℃に保持して攪拌速度２００ｒｐｍで２時間、重合反応を行なった。その後、３５％過酸化水素水０．８ｇをイオン交換水１１．９ｇで希釈したものを反応系に更に加え、反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。このとき、攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さｈ）を測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量２７７０００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−２）とした。【００４７】
・共重合体（ＰＣＡ−３）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２１８．４ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝４５）オキシエチレン１５９．２ｇ、メタクリル酸３９．８ｇ、チオグリコール酸０．０８ｇ、ｎ−ドデシルメルカプタン０．４０ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。次に、３５％過酸化水素水１．２ｇをイオン交換水１８．０ｇで希釈したものを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。その後、３５％過酸化水素水０．４ｇをイオン交換水６．０ｇで希釈したものを反応系に更に加え、反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。このとき、攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量３５００００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−３）とした。【００４８】
・共重合体（ＰＣＡ−４）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２１６．４ｇ、α−（３−メチル−３−ブテニル）−ω−ヒドロキシ−ポリ（ｎ＝５３）オキシエチレン１５３．８ｇを攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。アクリル酸４５．２ｇを３時間、チオグリコール酸０．０５ｇ、セチルメルカプタン０．４７ｇの混合物を４時間、３．５％過酸化水素水１６．０ｇを３時間、Ｌ−アスコルビン酸１．３ｇをイオン交換水１１．７ｇで希釈したものを４時間それぞれかけて反応系に同時に滴下し、重合反応を行った。すべて滴下し終わってから温度を７０℃に１時間保持した。このとき、攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量２５００００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−４）とした。【００４９】
・共重合体（ＰＣＡ−５）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２１８．５ｇ、α−メタリル−ω−ヒドロキシ−オキシプロピレンポリ（ｎ＝６８）オキシエチレン１２６．８ｇを攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。アクリル酸ヒドロキシエチル２７．２ｇ、アクリル酸２７．２ｇ、アクリル酸メチル１８．１ｇの混合物を３時間、チオグリコール酸０．１８ｇ、２−エチルヘキシルメルカプタン０．２２ｇの混合物を４時間、３．５％過酸化水素水１６．０ｇを３時間、Ｌ−アスコルビン酸１．３ｇをイオン交換水１１．７ｇで希釈したものを４時間それぞれかけて反応系に同時に滴下し、重合反応を行った。すべて滴下し終わってから温度を７０℃に１時間保持し重合反応を行なった。このとき、攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量２２３０００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−５）とした。【００５０】
・共重合体（ＰＣＡ−６）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２６２．７ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝１１３）オキシエチレン２０８．５ｇ、メタクリル酸３１．２ｇ、チオグリセロール０．１４ｇ、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン０．１９ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。次に、２．２％過酸化水素水２３．０ｇを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を６５℃に保持して２時間、重合反応を行なった。その後、２．２％過酸化水素水７．７ｇを反応系に更に加え、反応系の温度を６５℃に保持して３時間、重合反応を行なった。このとき攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量３５８０００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−６）とした。【００５１】
・共重合体（ＰＣＡ−７）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２７４．２ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝９）オキシエチレン１９１．７ｇ、メタクリル酸４３．１ｇ、チオグリセロール０．２０ｇ、ｎ−ドデシルメルカプタン０．２０ｇ、アリルスルホン酸ナトリウム４．８ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて８０℃とした。次に、３．５％過酸化水素水１４．４ｇを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を７０℃に保持して３時間、重合反応を行なった。その後、３．５％過酸化水素水４．８ｇを反応系に更に加え、反応系の温度を８０℃に保持して３時間、重合反応を行なった。このとき攪拌速度２００ｒｐｍ、温度８０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量４３２０００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−７）とした。【００５２】
・共重合体（ＰＣＡ−８）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２７４．２ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝４５）オキシエチレン１７９．４ｇ、メタクリル酸４３．１ｇ、こはく酸モノ（２−アクリロイルオキシエチル）１６．７ｇ、３−メルカプトプロピオン酸０．１４ｇ、ｎ−ドデシルメルカプタン０．６５ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。次に、３．５％過酸化水素水１４．４ｇを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を７０℃に保持して３時間、重合反応を行なった。その後、３．５％過酸化水素水４．８ｇを反応系に更に加え、反応系の温度を７０℃に保持して３時間、重合反応を行なった。このとき攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量３２００００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−８）とした。【００５３】
・共重合体（ＰＣＡ−９）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２７４．２ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝２３）オキシエチレン２００．５ｇ、メタクリル酸１４．３ｇ、チオグリコール酸０．１０ｇ、ドコシルメルカプタン１．１７ｇ、アクリル酸メチル２３．９ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、攪拌速度２００ｒｐｍ、反応系の温度を温水浴にて６５℃とした。次に、３．５％過酸化水素水１４．３ｇを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を６５℃に保持して４時間、重合反応を行なった。その後、３．５％過酸化水素水４．８ｇを反応系に更に加え、反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。このとき攪拌速度２００ｒｐｍ、温度６５℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量３５４０００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−９）とした。【００５４】
・共重合体（ＰＣＡ−１０）の合成
共重合体ＰＣＡ−１の合成に使用した装置と同様の装置を用い、イオン交換水２７４．２ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝４５）オキシエチレン２１１．０ｇ、メタクリル酸２８．８ｇ、３−メルカプトプロピオン酸０．２４ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて７０℃とした。次に、３．５％過酸化水素水１４．４ｇを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。その後、３．５％過酸化水素水４．８ｇを反応系に更に加え、反応系の温度を７０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。このとき攪拌速度２００ｒｐｍ、温度７０℃にて図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈを測定した。イオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量４０００００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＡ−１０）とした。なお、共重合体ＰＣＡ−１０の合成に際し、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤を用いなかった。【００５５】
合成した共重合体（ＰＣＡ−１）〜（ＰＣＡ−１０）の質量平均分子量を下記測定条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて測定した。【００５６】
［測定条件］
装置：Ｓｈｏｄｅｘ  ＧＰＣ−１０１（昭和電工株式会社製）
カラム：ＯＨｐａｋ  ＳＢ−Ｇ＋ＳＢ−８０６Ｍ  ＨＱ＋ＳＢ−８０６Ｍ  ＨＱ（昭和電工株式会社製）
検出器：示差屈折計（ＲＩ）
溶離液：５０ｍＭ硝酸ナトリウム水溶液
流量：０．７ｍＬ／分
カラム温度：４０℃
資料濃度：試料濃度０．５重量％の溶離液溶液
標準物質：ポリエチレングリコール・ポリエチレンオキシド（アジレント・テクノロジー株式会社製）【００５７】
合成した共重合体（ＰＣＡ−１）〜（ＰＣＡ−１０）の水を除去し、重水を使用して５％の濃度となるように溶液を調整し、３００ＭＨＺの１Ｈ−ＮＭＲにて測定を行った。【００５８】
［測定条件］
装置： Ｖａｒｉａｎ  Ｍｕｒｃｕｒｙ  ３００（アジレント・テクノロジー株式会社製）
測定溶媒：重水
測定温度：２０℃【００５９】
各共重合体の内容及び測定結果を表１にまとめて示した。【００６０】
【表１】
2020100212.tif 000006
【００６１】
表１において、
Ｌ−１：α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝４５）オキシエチレン
Ｌ−２：α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝２３）オキシエチレン
Ｌ−３：α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝１１３）オキシエチレン
Ｌ−４：α−（３−メチル−３−ブテニル）−ω−ヒドロキシ−ポリ（ｎ＝５３）オキシエチレン
Ｌ−５：α−メタリル−ω−ヒドロキシ−オキシプロピレンポリ（ｎ＝６８）オキシエチレン
Ｌ−６：アクリル酸ヒドロキシエチル
Ｌ−７：α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝９）オキシエチレン
Ｍ−１：メタクリル酸
Ｍ−２：アクリル酸
Ｍ−３：こはく酸モノ（２−アクリロイルオキシエチル）
Ｎ−１：アクリル酸メチル
Ｎ−２：アリルスルホン酸ナトリウム
ＴＡ−１：３−メルカプトプロピオン酸
ＴＡ−２：チオグリコール酸
ＴＡ−３：チオグリセロール
ＴＢ−１：ｎ−ドデシルメルカプタン
ＴＢ−２：ステアリルメルカプタン
ＴＢ−３：セチルメルカプタン
ＴＢ−４：２−エチルヘキシルメルカプタン
ＴＢ−５：ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン
ＴＢ−６：ドコシルメルカプタン【００６２】
試験区分２（共重合体水溶液の評価）
試験区分１における各例の共重合体の調製に際し、ワイセンベルク効果の発生状況を観察した。結果を表２にまとめて示した。【００６３】
ワイセンベルク効果の発生状況の評価に関しては、図１に示されるように、丸底フラスコ内の共重合体溶液の液面差（高さ）ｈについて以下の基準で判断した。
液面差ｈ：
Ａ：０〜１ｃｍ未満
Ｂ：１ｃｍ以上３ｃｍ未満
Ｃ：３ｃｍ以上６ｃｍ未満
Ｄ：６ｃｍ以上【００６４】
【表２】
2020100212.tif 000007
【００６５】
試験区分３（その他の共重合体の合成）
・共重合体（ＰＣＢ−１）の合成
攪拌機、窒素導入管及び滴下ロートを備えた１０００ｍＬの丸底フラスコにイオン交換水１７０．０ｇ、α−メタクリロイル−ω−メトキシ−ポリ（ｎ＝２３）オキシエチレン１６８．０ｇ、メタクリル酸２２．９ｇ、３-メルカプトプロピオン酸１．７ｇを仕込み、攪拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて６０℃とした。次に、過硫酸ソーダ２．８ｇをイオン交換水４２．１ｇで希釈したものを反応系に加え、重合反応を開始した。反応系の温度を６０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。その後、過硫酸ソーダ０．９ｇをイオン交換水１４．０ｇで希釈したものを反応系に更に加え、反応系の温度を６０℃に保持して２時間、重合反応を行なった。３０％水酸化ナトリウム水溶液を用いて、ｐＨ６に調整し、さらにイオン交換水にて濃度を２０％に調整して反応混合物を得た。この反応混合物をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分析したところ、質量平均分子量２４０００であった。この反応混合物を共重合体（ＰＣＢ−１）とした。【００６６】
試験区分４（水硬性組成物の調製及び評価）
・実施例１〜９及び比較例１、２
表１で示した共重合体ＰＣＡ−１を添加剤ＥＸ−１として、共重合体ＰＣＡ−２を添加剤ＥＸ−２として、共重合体ＰＣＡ−３を添加剤ＥＸ−３として、共重合体ＰＣＡ−４を添加剤ＥＸ−４として、共重合体ＰＣＡ−５を添加剤ＥＸ−５として、共重合体ＰＣＡ−６を添加剤ＥＸ−６として、ポリカルボン酸系共重合体ＰＣＡ−７を添加剤ＥＸ−７として、共重合体ＰＣＡ−８を添加剤ＥＸ−８として、共重合体ＰＣＡ−９を添加剤ＥＸ−９として、共重合体ＰＣＡ−１０を添加剤Ｒ−１として使用し、コンクリート組成物にて評価を行った。表３に示した配合条件で、表４に記載した各試験例のコンクリート組成物を以下のように調製した。２０℃の試験室内で５０Ｌの強制二軸ミキサーに普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製、宇部三菱セメント株式会社製、住友大阪セメント株式会社製等量混合、密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３）、砕砂（岩瀬産砕砂、密度＝２．６４ｇ／ｃｍ３）、砕石（岡崎産砕石、密度＝２．６６ｇ／ｃｍ３）をそれぞれ所定量となるように投入すると共に、水硬性組成物用添加剤をセメントに対して固形分で０．０２％となるように、ＰＣＢ−１を所定のスランプになるように、空気連行剤（竹本油脂株式会社製の商品名ＡＥ−３００）を所定の空気量になるようにセメントに対して０．００５〜０．１５％の範囲で、、脂肪族ポリエーテル系消泡剤（竹本油脂株式会社製の商品名ＡＦＫ−２）をセメントに対して０．００５％の割合となるように、練り混ぜ水（水道水）と共に投入し、９０秒間練り混ぜ、スランプが１８±１ｃｍ、空気量が４．５±０．５％の範囲となるように、その他の共重合体（ＰＣＢ−１）と空気連行剤の使用量を調整した。【００６７】
【表３】
2020100212.tif 000008
【００６８】
・水硬性組成物の評価
調製した各例の水硬性組成物について、スランプ、空気量、圧縮強度及びブリーディング量を下記のように求めた。結果を表４にまとめて示した。【００６９】
・スランプ（ｃｍ）：空気量の測定と同時にＪＩＳ−Ａ１１０１に準拠して測定した。
・空気量（容積％）：練り混ぜ直後の水硬性組成物について、ＪＩＳ−Ａ１１２８に準拠して測定した。
・圧縮強度：各例の水硬性組成物を直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠を用いて硬化させた材齢２８日の硬化体について、ＪＩＳ−Ａ１１０８に準拠して測定した。
・ブリーディング量：練り混ぜ直後の水硬性組成物について、ＪＩＳ−Ａ１１２３に準拠して測定した。【００７０】
【表４】
2020100212.tif 000009
【００７１】
（結果）
実施例１〜９においては、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤の存在下で重合を行うことにより、ワイセンベルク効果の発生を回避することができるとともに、得られる水硬性組成物についてブリーディングを低減することが確認された。なお、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤を用いて重合させることにより得られた共重合体ＰＣＡ−１〜ＰＣＡ−９を配合しないで、共重合体ＰＣＢ−１のみを配合した比較例１、及び、硫黄原子を含有する疎水性連鎖移動剤を使用しないで重合した共重合体ＰＣＡ−１０を添加剤Ｒ−１として配合した比較例２は、いずれもブリーディングを低減することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の水硬性組成物用添加剤の製造方法は、水硬性組成物用添加剤を製造する方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１：丸底フラスコ、２：攪拌羽根、３：液面、４：攪拌軸
【図１】
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【国際調査報告】
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