Диспергирующее вещество для неорганических частиц
Иллюстрации
Показать всеНастоящее изобретение относится к диспергирующим веществам для гидравлических вяжущих веществ. Описано диспергирующее вещество для неорганических частиц, предпочтительно для неорганических вяжущих веществ, более предпочтительно для гидравлических вяжущих веществ, при этом указанное диспергирующее вещество содержит следующие структурные единицы: I) одну триазиновую структурную единицу, предпочтительно одну 1,3,5-триазиновую структурную единицу, II) одну или две полиалкиленгликолевые структурные единицы, предпочтительно одну полиалкиленгликолевую структурную единицу общей формулы (I) -(AO)n-R2, где А представляет собой алкилен, который имеет 2-18 атомов углерода, при этом по меньшей мере 60 мол. % А предпочтительно представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода, особенно предпочтительно по меньшей мере 80 мол. % А представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода, где каждое из данных в мол. % основано на общем количестве молей всех структурных единиц (АО)n в диспергирующем веществе, n представляет собой целое число от 2 до 500, предпочтительно 5-300, более предпочтительно 15-200, особенно предпочтительно 20-80, R2 является одинаковым или разным и независимо представляет собой Н и/или гидрокарбильный радикал, III) и две - четыре структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты, предпочтительно две - четыре структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты в присутствии одной полиалкиленгликолевой структурной единицы, более предпочтительно две структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты в присутствии двух полиалкиленгликолевых структурных единиц, которое отличается тем, что триазиновая структурная единица по меньшей мере по одному атому углерода ароматического триазинового цикла, предпочтительно по одному или двум атомам углерода ароматического триазинового цикла, независимо является замещенной заместителем, выбранным из общих формул (IIa) -N-(СН2СН2-O-РО3Н2)2 и/или (IIb) -NH-CH2CH2-O-PO3H2. Также описан способ получения указанного выше диспергирующего вещества. Описана смесь строительного материала, содержащая указанное выше диспергирующее вещество и неорганическое вяжущее вещество. Также описано применение указанного выше диспергирующего вещества в качестве добавок, уменьшающих водопотребность, в качестве средства для уменьшения вязкости, а также для повышения быстрого твердения неорганических вяжущих веществ на водной основе, и в качестве интенсификатора помола в производстве цемента. Технический результат – получение диспергирующего вещества, обеспечивающего значительное уменьшение водопотребности, уменьшение вязкости неорганических вяжущих веществ и в то же время достигающего их хорошего быстрого твердения. 7 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 табл., 11 пр.
Реферат
Настоящее изобретение относится к диспергирующему веществу для неорганических частиц, предпочтительно для неорганических вяжущих веществ, более предпочтительно для гидравлических вяжущих веществ, при этом указанное диспергирующее вещество содержит следующие структурные единицы
I) по меньшей мере одну триазиновую структурную единицу, предпочтительно по меньшей мере одну 1,3,5-триазиновую структурную единицу, при этом случай более чем одной триазиновой структурной единицы упоминается как случай А и случай одной триазиновой структурной единицы упоминается как случай Б, и в случае А предпочтительно присутствует 2-6, более предпочтительно 2-4 и особенно предпочтительно 2 триазиновые структурные единицы,
II) по меньшей мере одну полиалкиленгликолевую структурную единицу, предпочтительно одну - 4 и более предпочтительно одну или две полиалкиленгликолевые структурные единицы, особенно предпочтительно одну полиалкиленгликолевую структурную единицу,
III) и по меньшей мере две структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты, предпочтительно 2-10, более предпочтительно 2-6 и особенно предпочтительно 2-4 структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты.
Кроме того, изобретение относится к способу изготовления диспергирующих веществ для неорганических частиц, который отличается тем, что
1.) применяют следующие реагенты:
а) один или более тригалотриазинов, предпочтительно 2,4,6-тригало-1,3,5-триазин, особенно предпочтительно 2,4,6-трихлор-1,3,5-триазин,
б) одно или более соединений, которые содержат по меньшей мере одну полиалкиленгликолевую единицу, и вступают в реакцию с галогеновыми заместителями тригалотриазина, предпочтительно нуклеофильное соединение, при этом соединение более предпочтительно содержит только один нуклеофильный радикал, способный вступать в реакцию с галогеновыми заместителями тригалотриазина,
в-1) одно или более соединение(й), каждое из которых независимо выбирают из первичных и/или вторичных аминоспиртов, предпочтительно выбирают из первичных и/или вторичных алканоламинов, более предпочтительно из первичных и/или вторичных алканоламинов, которые имеют более чем одну гидроксильную функциональную группу и только одну первичную или вторичную функциональную аминогруппу, особенно предпочтительно диэтаноламин,
и
в-2) по меньшей мере один агент фосфатирования, предпочтительно агент фосфатирования для фосфатирования гидроксильных функциональных групп, более предпочтительно агент фосфатирования, выбранный из фосфорной кислоты, пентаоксида фосфора, пентахлорида фосфора, РОСl3 и/или полифосфорной кислоты, предпочтение отдают полифосфорной кислоте,
или в качестве альтернативы
2.) применяют реагенты а) и б), и независимо один или более первичных и/или вторичных аминоспиртов В), фосфатированных по гидроксильной функциональной группе(ам), предпочтительно, фосфатированный первичный и/или вторичный алканоламин(ы), более предпочтительно, фосфатированные первичные и/или вторичные алканоламины, которые имеют более чем одну, фосфатированную гидроксильную функциональную группу и только одну первичную или вторичную функциональную аминогруппу, особенно предпочтительно применяют дважды фосфатированный и/или один раз фосфатированный диэтаноламин.
Изобретение также относится к смесям строительных материалов, которые содержат одно или более диспергирующих веществ в соответствии с любым из пунктов 1-11 и одно или более гидравлических неорганических вяжущих веществ, выбранных из группы (портланд) цемента, α-полугидрата сульфата кальция, β-полугидрата сульфата кальция, сульфата кальция в виде ангидрита, шлакового песка, золы, пирогенного кремнезема, доменного шлака, природных пуццоланов и/или обожженного битумного сланца, при этом предпочтение отдают присутствию (портланд) цемента с пропорцией, составляющей больше чем 40% от массы, из расчета общего количества неорганического вяжущего вещества в неорганическом вяжущем веществе. Примеры природных пуццоланов включают вулканический пепел, трасс, туф, пемзу, осадочные породы, глиноземы и игнимбрит. Природные пуццоланы предпочтительно будут пониматься как означающие трасс, пемзу, глиноземы, туф и/или игнимбрит.
Изобретение также относится к применению диспергирующих веществ в качестве добавок, уменьшающих водопотребность неорганических вяжущих веществ на водной основе, выбранных из группы (портланд) цемента, α-полугидрата сульфата кальция, β-полугидрата сульфата кальция, сульфата кальция в виде ангидрита, шлакового песка, золы, пирогенного кремнезема, доменного шлака, природных пуццоланов и/или обожженного битумного сланца, при этом предпочтение отдают присутствию (портланд) цемента с пропорцией, составляющей больше чем 40% от массы, из расчета общего количества неорганического вяжущего вещества в неорганическом вяжущем веществе, более предпочтительно для бетона, особенно предпочтительно для бетона, применяемого для работ со сборными элементами бетонной конструкции.
Изобретение также относится к применению диспергирующих веществ в соответствии с изобретением в качестве интенсификатора помола в производстве цемента.
Изобретение также относится к применению в качестве средства для уменьшения вязкости неорганических вяжущих веществ на водной основе, и к применению для повышения быстрого твердения неорганических вяжущих веществ на водной основе, при этом неорганические вяжущие вещества, в каждом случае, выбирают из группы (портланд) цемента, α-полугидрата сульфата кальция, β-полугидрата сульфата кальция, сульфата кальция в виде ангидрита, шлакового песка, золы, пирогенного кремнезема, доменного шлака, природных пуццоланов и/или обожженного битумного сланца, при этом предпочтение отдают присутствию (портланд) цемента в пропорции, составляющей больше чем 40% от массы из расчета общего количества неорганического вяжущего вещества в неорганическом вяжущем веществе.
Известно, что жидкие строительные растворы на водной основе из превращенных в порошок неорганических или органических веществ, таких как глины, силикатный порошок, мел, сажа, минеральный порошок и гидравлические вяжущие вещества часто смешивают с добавками в виде диспергирующих веществ для того, чтобы улучшить их способность к обработке, т.е. способность к замешиванию, растекаемость, способность к распылению, способность к перекачиванию или подвижность. Такие добавки способны разрушать твердые агломераты, диспергировать образованные частицы, и улучшать таким образом текучесть. Указанный эффект также используют определенным образом, в частности, в производстве смесей строительных материалов, которые содержат гидравлические вяжущие вещества, такие как цемент, известь, гипс, полугидрат сульфата кальция (бассанит) или безводный сульфат кальция (ангидрит), или латентно гидравлические вяжущие вещества, такие как зола, доменный шлак или пуццоланы.
Для того чтобы превратить указанные смеси строительных материалов, основанных на упомянутых вяжущих веществах, в удобную для обработки готовую для применения форму, как правило, требуется намного больше воды для замешивания, чем было бы необходимо для последующих гидратации и схватывания. Содержание пустот в теле бетона, которые образуются в результате излишней воды, которая испаряется на более поздней стадии, приводит к значительному ухудшению механической прочности и устойчивости.
Для того чтобы уменьшить содержание указанной излишней воды до заданной консистенции обработки, и/или для того, чтобы улучшить способность к обработке при заданном соотношении вода/вяжущее вещество, применяют добавки, которые, как правило, упоминают как добавки, уменьшающие водопотребность, или пластификаторы. Применяемые агенты указанного вида на практике, в частности, представляют собой сополимеры, которые изготавливают с помощью свободно-радикальной сополимеризации мономеров кислот (например, (мет)акриловой кислоты) с полиэфирными макромономерами (например, полиалкиленгликоль(мет)акрилатами). Такие сополимеры также называют поликарбоксилатными эфирами (ПКЭ) и они описаны, например, в ЕР 0753 488 А2. Характеристики поликарбоксилатных эфиров в значительной мере зависят от таких факторов, как содержание мономера кислоты и длина боковых цепей полиалкиленгликоля. Является возможным в соответствии с требованиями изготавливать относительно хорошие добавки, снижающие водопотребность, и добавки, уменьшающие осадку конуса.
Тем не менее, на практике было выявлено, что недостатком является то, что дисперсии неорганических вяжущих веществ, изготовленные с использованием поликарбоксилатных эфиров, особенно цементирующих вяжущих веществ, таких как бетон, в свежеприготовленном состоянии имеют относительно высокую вязкость. В строительном секторе, в частности, в отрасли производства бетона, существует большая потребность в понижении вязкости изготовленных дисперсий вяжущих веществ, особенно бетона. Например, указанное повышает способность бетона к перекачиванию, который часто должен транспортироваться на длинные расстояния. В случае пониженной вязкости, также легче, более надежно (т.е. надежно достигаются все участки изготовления сборных бетонных изделий) и, в частности, быстрее залить объект бетоном. Известно, что объекты относительно высокой угловатости, которые дополнительно оснащены стальной арматурой, имеют, в частности, высокие требования к бетону, при этом способность к обработке понимается как означающая, в частности, значительную подвижность и не слишком высокую вязкость.
Предшествующий уровень техники раскрывает, в WO 2010/026155, полиэтиленгликолевые структуры с дифосфонатной функциональной группой в качестве якорной группы на одном конце полиэтиленгликоля. Указанные соединения также применяют в качестве диспергирующих веществ, например, для бетона. Указанные пластификаторы имеют улучшенную вязкость, по сравнению с поликарбоксилатными эфирами, т.е. пониженную вязкость, по сравнению с поликарбоксилатными эфирами, но прочностные свойства, в частности, быстрое твердение, бетона подвергаются негативному воздействию в сравнительно высокой степени. Указанное является большим недостатком на строительном участке, поскольку успех строительства, как известно, принципиально зависит от быстрого твердения бетона. При изготовлении сборных бетонных элементов, циклы выполнения сборного бетонного элемента также принципиально зависят от быстрого твердения. В строительной промышленности все еще существует потребность далее увеличивать быстрое твердение бетона, в частности, по сравнению с пластификаторами, описанными в WO 2010/026155. В частности, желательны пластификаторы с низкой вязкостью и хорошее развитие быстрого твердения. Быстрое твердение понимается как означающее прочность, особенно предпочтительно, по истечению 6-24 часов после того, как смесь строительного материала была составлена с использованием воды, более предпочтительно по истечению 12-24 часов и особенно предпочтительно по истечению 24 часов. Быстрое твердение определяют в соответствии со стандартом ASTM (Американского общества специалистов по испытаниям материалов) С109/С109М - 11а.
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить диспергирующие вещества, которые, предоставляя свойства значительного уменьшения водопотребности и хорошую экономическую эффективность (затраты), позволяют дополнительно уменьшать вязкость неорганических частиц, в частности бетона, и в то же время достигать очень хорошего быстрого твердения. Указанные характеристики являются очень желательными, в частности, в производстве сборных бетонных элементов.
Указанная задача достигается с помощью диспергирующего вещества для неорганических частиц, предпочтительно для неорганических вяжущих веществ, более предпочтительно для гидравлических вяжущих веществ, при этом указанное диспергирующее вещество содержит следующие структурные единицы
I) по меньшей мере одну триазиновую структурную единицу, предпочтительно по меньшей мере одну 1,3,5-триазиновую структурную единицу, при этом случай более чем одной триазиновой структурной единицы упоминается как случай А и случай одной триазиновой структурной единицы упоминается как случай Б, и в случае А предпочтительно присутствует 2-6, более предпочтительно 2-4 и особенно предпочтительно 2 триазиновые структурные единицы,
II) по меньшей мере одну полиалкиленгликолевую структурную единицу, предпочтительно одну - 4 и более предпочтительно одну или две полиалкиленгликолевые структурные единицы, особенно предпочтительно одну полиалкиленгликолевую структурную единицу,
III) и по меньшей мере две структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты, предпочтительно 2-10, более предпочтительно 2-6 и особенно предпочтительно 2-4 структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты.
Неорганические частицы, которые могут быть диспергированы, включают α-полугидрат сульфата кальция, β-полугидрат сульфата кальция, сульфат кальция в виде ангидрита, известь, гипс, (портланд) цемент, шлаковый песок, золу, пирогенный кремнезем, доменный шлак, природные пуццоланы и/или обожженный битумный сланец. Примеры природных пуццоланов включают вулканический пепел, трасс, туф, пемзу, осадочные породы, глиноземы и игнимбрит. Природные пуццоланы предпочтительно будут пониматься как означающие трасс, пемзу, глиноземы, туф и/или игнимбрит.
Задача настоящего изобретения также достигается с помощью способа изготовления указанных диспергирующих веществ с помощью смесей строительных материалов, которые содержат одно или более диспергирующих веществ и одно или более неорганических вяжущих веществ, выбранных из группы (портланд) цемента, α-полугидрата сульфата кальция, β-полугидрата сульфата кальция, сульфата кальция в виде ангидрита, шлакового песка, золы, пирогенного кремнезема, доменного шлака, природных пуццоланов и/или обожженного битумного сланца, при этом предпочтение отдают присутствию (портланд) цемента с пропорцией, составляющей больше чем 40% от массы, из расчета общего количества неорганического вяжущего вещества в неорганическом вяжущем веществе. Задача настоящего изобретения также достигается с помощью применения диспергирующих веществ в качестве добавки, уменьшающей водопотребность, для неорганических вяжущих веществ на водной основе, с помощью применения диспергирующих веществ в качестве средства для уменьшения вязкости неорганических вяжущих веществ на водной основе, с помощью применения неорганических вяжущих веществ на водной основе для повышения быстрого твердения, при этом неорганические вяжущие вещества, в каждом случае, выбирают из группы (портланд) цемента, α-полугидрата сульфата кальция, β-полугидрата сульфата кальция, сульфата кальция в виде ангидрита, шлакового песка, золы, пирогенного кремнезема, доменного шлака, природных пуццоланов и/или обожженного битумного сланца, при этом предпочтение отдают присутствию (портланд) цемента с пропорцией, составляющей больше чем 40% от массы, из расчета общего количества неорганического вяжущего вещества в неорганическом вяжущем веществе.
Диспергирующие вещества в соответствии с изобретением содержат I) по меньшей мере одну триазиновую структурную единицу, предпочтительно по меньшей мере одну 1,3,5-триазиновую структурную единицу.
Триазиновая структурная единица понимается как означающая, посредством выражения эмпирической формулы C3N3, ароматические шестичленные циклические системы, которые имеют три атома азота в цикле, при этом предпочтение отдают 1,3,5-триазиновой структурной единице(ам) и/или 1,2,4-триазиновой структурной единице(ам), особенное предпочтение отдают 1,3,5-триазиновой структурной единице(ам). Свободные валентности по атомам углерода не учитываются.
Для облегчения различия, случай двух или более триазиновых структурных единиц будет упоминаться как случай А, и случай одной триазиновой структурной единицы как случай Б. В случае А, предпочтительно присутствуют 2-6, более предпочтительно 2-4 и особенно предпочтительно 2 триазиновые структурные единицы.
Особенно предпочтительно, 1,3,5-триазиновую структурную единицу определяют посредством следующей структурной формулы:
Особенно предпочтительно, 1,2,4-триазиновую структурную единицу определяют посредством следующей структурной формулы:
Триазиновая структурная единица, предпочтительно 1,3,5-триазиновая структурная единица, предпочтительно является замещенной по атомам углерода, например, радикалами, содержащими структурные единицы II) и III). Дополнительные подробности в отношении указанного могут быть взяты из описания, которое следует далее. Радикалы могут, например, также представлять собой галогены (F, Cl, Br, I), которые могут происходить, например, из реагентов, которые не полностью использованы при изготовлении, например, 2,4,6-тригало-1,3,5-триазина. Предпочтительно, в качестве заместителей по атомам углерода в триазиновых структурных единицах больше никаких галогенов не присутствует. Заместители в триазиновых структурных единицах или триазиновые структурные единицы, в частности, не ограничены, но при этом на них распространяется условие, что, как в соответствии с формулой изобретения, структурные единицы типа II) и III) также присутствуют в диспергирующем веществе. Примеры заместителей по атомам углерода триазиновых структурных единиц определены в зависимых пунктах. В описании, которое следует далее, утверждения, как правило, сделанные в отношении триазинов или триазиновых структурных единиц, конечно же, также применяются в отношении конкретных триазинов, например, 1,2,4-триазинов и особенно в отношении предпочтительных 1,3,5-триазинов и их галогенированных вступивших в реакцию прекурсоров.
Пропорция по массе всех триазиновых структурных единиц I) в диспергирующем веществе предпочтительно составляет от 0,1 вплоть до 17% от массы, более предпочтительно от 0,1 до 12% от массы, особенно предпочтительно от 0,3 до 10% от массы, в каждом случае, из расчета общей массы диспергирующего вещества. Более предпочтительно, пропорция по массе всех триазиновых структурных единиц I) рассчитывается как сумма масс всех структурных единиц триазина (М(С3N3)=78 г/моль) в диспергирующем веществе, из расчета общей массы диспергирующего вещества.
При расчете общей массы диспергирующего вещества, расчет массы любых структурных единиц сложного эфира фосфорной кислоты III), присутствующих в (частично) нейтрализованной форме, должен быть выполнен аналогичным образом как -О-РО3Н2 с молярной массой М(-О-РО3Н2)=189,9 г/моль. Общая масса диспергирующего вещества должна быть, таким образом, рассчитана при вычислении всех пропорций по массе I), а также пропорций по массе II) и III), описанных здесь и далее.
Диспергирующие вещества в соответствии с изобретением содержат II) по меньшей мере одну полиалкиленгликолевую структурную единицу, предпочтительно одну - 4 и более предпочтительно одну или две полиалкиленгликолевые структурные единицы, особенно предпочтительно одну полиалкиленгликолевую структурную единицу. Полиалкиленгликолевые структурные единицы обычно представляют собой гидрофильные структуры, которые, в частности, обеспечивают пространственное отталкивание между молекулами диспергирующего вещества в соответствии с изобретением, которые адсорбированы на частицах цемента.
Пропорция по массе всех полиалкиленгликолевых структурных единиц II) в диспергирующем веществе предпочтительно составляет от 12 вплоть до 90% от массы, более предпочтительно от 25 до 80% от массы и особенно предпочтительно от 30 до 70% от массы, в каждом случае, из расчета общей массы диспергирующего вещества. Более предпочтительно, пропорция по массе всех полиалкиленгликолевых структурных единиц II) в диспергирующем веществе рассчитывается с помощью составления суммы всех масс структурной единицы(ц) (АО)n в диспергирующем веществе, из расчета общей массы диспергирующего вещества. При этом А представляет собой алкилен, который имеет 2-18 атомов углерода, и n представляет собой целое число от 2 до 500. При этом А предпочтительно представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода вследствие соответствующей гидрофильности указанных структур.
Термин "полиалкиленгликолевая структурная единица" предпочтительно означает, что в непосредственной близости присутствуют по меньшей мере две алкиленгликолевые структурные единицы, более предпочтительно, в наиболее простом случае только двух алкиленгликолевых структурных единиц, что присутствует одна структурная единица вида -АО-АО-, где А представляет собой независимо алкилен и О представляет собой кислород, и А представляет собой независимо предпочтительно алкилен, который имеет 2-18 атомов углерода. Алкиленгликолевые структурные единицы предпочтительно присутствуют в виде общей формулы (АО)n где п представляет собой целое число от 2 до 500, предпочтительно 5-300, более предпочтительно 15-200 и особенно предпочтительно 20-80. А представляет собой независимо алкилен, независимо предпочтительно алкилен, который имеет 2-18 атомов углерода, и О представляет собой кислород. Любые структурные единицы, которые встречаются в молекуле и не соответствуют определению (АО)n, где n представляет собой целое число от 2 до 500, не будут считаться полиалкиленгликолевой структурной единицей в смысле этой заявки на получение патента. В частности, отдельные алкиленгликоли АО, которые присутствуют в молекуле отдельно друг от друга, не будут считаться полиалкиленгликолевой структурной единицей в смысле этой заявки на получение патента.
Полиалкиленгликолевые структурные единицы общей формулы (АО)n могут быть одинаковыми или разными с точки зрения А, и каждую независимо предпочтительно выбирают из алкилена, который имеет 2-18 атомов углерода. Более предпочтительно, по меньшей мере 60 мол. % А представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода, и особенно предпочтительно по меньшей мере 80 мол. % А представляет собой алкилен, который имеют 2 атома углерода, где данные в мол. % основаны на общем количестве молей всех структурных единиц (АО)n в диспергирующем веществе.
Полиалкиленгликолевые структурные единицы общей формулы (АО)n могут, в присутствии различных алкиленгликолевых повторяющихся структурных единиц (АО), быть представленными либо в виде (возможно множественных) блоков (участков с идентичными алкиленгликолевыми повторяющимися структурными единицами) или в виде приблизительно случайного распределения алкиленгликолевых повторяющихся структурных единиц.
Диспергирующие вещества в соответствии с изобретением содержат III) по меньшей мере две структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты, предпочтительно 2-10, более предпочтительно 2-6 и особенно предпочтительно 2-4 структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты.
Структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты являются негативно заряженными в щелочной водной среде (например, вяжущих системах) и могут образовывать тип якорной функциональной группы на позитивно заряженной поверхности зерен цемента посредством электростатических взаимодействий.
Предпочтительно, структурная(ые) единица(ы) сложного эфира фосфорной кислоты III) представляет собой/представляют собой структурную(ые) единицу(ы) сложного фосфорного моноэфира. В частности структурная единица(ы) сложного фосфорного моноэфира имеет/имеют следующую субструктуру: -О-РО3Н2. Структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты также содержат соответствующие сложные эфиры в (частично) нейтрализованной форме. Является возможным для всех или некоторых протонов упомянутой выше структуры быть замещенной, например, ионами щелочных металлов/щелочноземельных металлов или аммониевыми ионами.
Предпочтение отдают солям кальция диспергирующих веществ в соответствии с изобретением, при этом катион кальция предпочтительно присутствует в структурной единице сложного эфира фосфорной кислоты. Соли кальция диспергирующих веществ в соответствии с изобретением, по сравнению, например, с протонированной формой (кислоты) или с соответствующими солями щелочных металлов, отличаются тем, что у них были выявлены очень хорошие характеристики уменьшения осадки конуса. Соли кальция диспергирующих веществ в соответствии с изобретением дают намного меньше скорости адсорбции на поверхности частиц цемента и вследствие этого приводят к более сильному уменьшения осадки конуса. Изобретение также относится к применению солей щелочноземельных металлов диспергирующих веществ согласно изобретению в соответствии с любым из пунктов 1-11 в качестве добавки, уменьшающей осадку конуса.
Пропорция по массе всех структурных единиц сложного эфира фосфорной кислоты III) в диспергирующем веществе предпочтительно составляет от 0,5 вплоть до
90% от массы, предпочтительно от 2 до 60% от массы и особенно предпочтительно от 3 до 55% от массы, в каждом случае, из расчета общей массы диспергирующего вещества. Более предпочтительно, пропорция по массе всех структурных единиц сложного эфира фосфорной кислоты III) вычисляется как сумма всех структурных единиц -О-РО3Н2 (М(-О-РО3Н2)=189,9 г/моль) в диспергирующем веществе. Если структурные единицы сложного эфира фосфорной кислоты III) должны быть представлены в (частично) нейтрализованной форме, то расчет массы должен при этом быть выполнен как -О-РО3Н2 с молярной массой М(-O-РО3Н2)=189,9 г/моль). (Частично) нейтрализованная форма будет пониматься как означающая то, что некоторые или все из протонов по группе(ам) сложного эфира фосфорной кислоты были замещены другими катионами, например, ионами щелочных металлов/щелочноземельных металлов.
Диспергирующие вещества в соответствии с изобретением применяют, из расчета суммы всех неорганических частиц, предпочтительно из расчета суммы гидравлических вяжущих веществ, особенно предпочтительно из расчета суммы (портланд) цемента, предпочтительно в дозировках, составляющих 0,01% от массы - 5% от массы, более предпочтительно в дозировках, составляющих 0,1% от массы - 2% от массы.
Из расчета (портланд) цемента, предпочтительная дозировка составляет 0,2% от массы - 1,0% от массы.
Диспергирующие вещества в соответствии с изобретением позволяют пользователю в строительном промышленности, в частности специалисту в бетонной отрасли, достичь значительного уменьшения водопотребности с относительно низкой вязкостью бетона и хорошим быстрым твердением.
Предпочтение отдают диспергирующим веществам, которые отличаются тем, что, в случае А, по меньшей мере одна из триазиновых структурных единиц является замещенной по меньшей мере по одному атому углерода одного или более ароматических триазиновых циклов, предпочтительно по одному или двум атомам углерода одного или более ароматических триазиновых циклов, независимо заместителем, выбираемым из -N-R(R1), -S-R и/или -O-R, или,
в случае Б, триазиновая структурная единица является замещенной по меньшей мере по одному атому углерода ароматического триазинового цикла, предпочтительно по одному или двум атомам углерода ароматического триазинового цикла, независимо заместителем, выбранным из N-R(-Rl), -S-R и/или -O-R, где, как в случае А, так и в случае Б, R в каждом случае, является одинаковым или разным и независимо определен как радикал, содержащий по меньшей мере одну полиалкиленгликолевую структурную единицу, и где R1 является одинаковым или разным и независимо определен как Н, C1- - С20-алкильный радикал или как структурная единица, содержащая полиалкиленгликолевую структурную единицу, предпочтительно Н.
В случаях А и Б, упомянутые выше заместители могут таким образом быть одинаковыми или разными и каждый независимо представляет собой -N-R(-R1), -S-R и/или -O-R. Указанное означает, что один или более видов присоединения полиалкиленгликолевых структурных единиц к триазиновой структурной единице(ам) в молекуле диспергирующего вещества возможны посредством реагентов в виде аминов, меркаптанов и/или спиртов. Предпочтение отдают спиртам (в качестве реагента), что означает то, что заместитель представляет собой O-R, с упомянутыми выше определениями для R. Тип предложенного присоединения полиалкиленгликолей к триазиновой структуре является предпочтительным, в частности, вследствие хорошей способности нуклеофилов вступать в реакцию, но также вследствие устойчивости полученных связей. Дополнительные подробности в отношении указанного можно найти в тексте ниже при описании способов изготовления диспергирующих веществ в соответствии с изобретением.
Предпочтение отдают диспергирующим веществам, которые отличаются тем, что заместитель(и) в триазиновой структурной единице(ах) представляет собой/представляют собой -O-R, где R является одинаковым или разным и независимо определен как радикал, содержащий по меньшей мере одну полиалкиленгликолевую структурную единицу.
Предпочтение отдают диспергирующим веществам, которые отличаются тем, что по меньшей мере один радикал, который содержит полиалкиленгликолевую структурную единицу и представлен общей формулой
присутствует в диспергирующем веществе,
где А представляет собой алкилен, который имеет 2-18 атомов углерода, при этом по меньшей мере 60 мол. % А предпочтительно представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода, особенно предпочтительно по меньшей мере 80 мол. % А представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода, где каждое из данных в мол. % основано на общем количестве молей всех структурных единиц (АО)n в диспергирующем веществе,
n представляет собой целое число от 2 до 500, предпочтительно 5-300, более предпочтительно 15-200, особенно предпочтительно 20-80,
R2 является одинаковым или разным и независимо представляет собой Н и/или гидрокарбильный радикал.
В качестве радикала R2, гидрокарбильный радикал является предпочтительнее, чем Н. Гидрокарбильный радикал может, например, быть разветвленным или неразветвленным алифатическим радикалом, ароматическим радикалом, арильным радикалом, или другим гидрокарбильным радикалом. Более предпочтительно, R представляет собой алкильный радикал, особенно предпочтительно C1- - С20- алкильный радикал. Предпочтительные алкильные радикалы представляют собой C1- - С4- алкильные радикалы, в частности метильные радикалы.
Полиалкиленгликолевые структурные единицы (АО)n в общей формуле (I) аналогично могут, как упомянуто выше, по отношению к А, быть одинаковыми или разными и при этом каждое из них независимо предпочтительно выбирают из алкилена, который имеет 2-18 атомов углерода. При этом по меньшей мере 60 мол. % А предпочтительно представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода, и особенно предпочтительно по меньшей мере 80 мол. % А представляет собой алкилен, который имеет 2 атома углерода, где каждое из данных в мол. % основано на общем количестве молей всех структурных единиц (АО)n в диспергирующем веществе. Полиалкиленгликолевые структурные единицы общей формулы (АО)n могут, в присутствии разных алкиленгликолевых повторяющихся структурных единиц (АО), быть представленными либо в виде (возможно множественных) блоков (участков с идентичными алкиленгликолевыми повторяющимися структурными единицами), либо в виде приблизительно случайного распределения алкиленгликолевых повторяющихся структурных единиц.
Как уже упомянуто выше, полиалкиленгликолевые структурные единицы, в частности, являются подходящими для создания пространственного отталкивания между молекулами диспергирующего вещества в соответствии с изобретением, которые адсорбированы на частицах цемента, что позволяет, в частности, образовывать дисперсию частиц. Полиалкиленгликолевые структурные единицы общей формулы (I), в частности, являются подходящими для указанной цели.
В случае зависимости пункта 4 от пункта 2 или 3, радикал R содержит по меньшей мере одну полиалкиленгликолевую структурную единицу, предпочтительно соответствующую общей формуле (I).
Предпочтение отдают диспергирующим веществам, которые отличаются тем, что массовое соотношение триазиновой структурной единицы(ц) I) к структурным единицам сложного эфира фосфорной кислоты III) в диспергирующем веществе находится в пределах между 1/4,5 и 1/12, предпочтительно между 1/5 и 1/10, особенно предпочтительно между 1/6 и 1/9,5.
Особенно предпочтительно, массовое соотношение триазиновой структурной единицы(ц) I) к структурным единицам сложного эфира фосфорной кислоты III), предпочтительно к структурным единицам сложного фосфорного моноэфира, находится в пределах между 1/7 и 1/12.
При расчете упомянутого выше массового соотношения, сумма всех масс триазиновой структурной единицы(ц) в диспергирующем веществе составляется и делится на сумму всех масс структурных единиц сложного эфира фосфорной кислоты III). Более предпочтительно, при расчете используют массу триазина (C3N3) в качестве "молярной" массы, составляющей 78 г/моль. Более предпочтительно, при расчете используют массу структурной единицы сложного эфира фосфорной кислоты (-О-РО3Н2) в качестве "молярной" массы составляющей 189,9 г/моль. Как упомянуто выше, аналогичным образом, указанный тип расчета также должен быть применен в случае любой (частичной) нейтрализации сложного эфира фосфорной кислоты.
Преимущественным в указанном диапазоне массовых соотношений I) к III) является то, что между адсорбированным и неадсорбированным диспергирующим веществом существует сбалансированное равновесие. Таким образом, диспергирующее вещество, дающее значительное изначальное уменьшение водопотребности, является также подходящим для продленного времени применения (уменьшение осадки конуса).
Предпочтение отдают диспергирующим веществам, которые отличаются тем, что,
в случае А, по меньшей мере одна из триазиновых структурных единиц по меньшей мере по одному атому углерода одного или более ароматических триазиновых циклов, предпочтительно по одному или двум атомам углерода одного или более ароматических триазиновых циклов, независимо является замещенной заместителем, выбранным из общих формул (IIа) и/или (IIb), или,
в случае Б, триазиновая структурная единица по меньшей мере по одному атому углерода ароматического триазинового цикла, предпочтительно по одному или двум атомам углерода ароматического триазинового цикла, независимо является замещенной заместителем, выбранным из общих формул (IIа) и/или (IIb), где, в случаях А и Б, общие формулы в каждом случае, представляют собой
и
Общая формула (IIа) с двумя группами сложного эфира фосфорной кислоты является предпочтительнее, чем общая формула (IIb) с одной группой сложного эфира фосфорной кислоты.
Предпочтение отдают диспергирующим веществам случая А, которые отличаются тем, что присутствует/присутствуют одна или более из структурной единицы(ц), которые связывают по меньшей мере две триазиновые структурные единицы и представлены общей формулой (IIIа) и/или (IIIb), и при этом общие формулы структурных единиц (IIIа) и (IIIb) представляют собой
(IIIа)
Q-(Т-триазин)k где
к представляет собой целое число больше чем 1, предпочтительно 2-6, особенно предпочтительно 2 или 3,
Т представляет собой О, -N-H или S и
Q представляет собой любой гидрокарбильный радикал, предпочтительно алкиленовый радикал, более предпочтительно алкиленовый радикал, который имеет 2-20 атомов углерода, Q особенно предпочтительно представляет собой этиленовый радикал, и Т представляет собой -N-H- или О,
(IIIb)
(триазин)-U-[(CH2)2-N(V)-]m - (СН2)2-U-(-триазин), где
m представляет собой целое число от 1 до 6, m предпочтительно представляет собой целое число от 1 до 3,
U является одинаковым или разным и независимо представляет собой О, S и/или -N-H, U предпочтит