Добавка к цементу

Изобретение относится к добавкам к цементу, полимеру на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу, способу его получения и цементной смеси. Одна добавка к цементу в качестве основного компонента содержит сополимеры (А) и (В), средние молекулярные массы (AMw и BMw) которых связаны соотношением AMw>BMw или пики максимальных молекулярных масс (АМр и ВМр) связаны соотношением АМр>ВМр. Другая добавка к цементу содержит полимер на основе поликарбоновой кислоты. Полимер, характеризующийся долей площади со стороны, соответствующей меньшей молекулярной массе, Р на диаграмме гель-проникающей хроматографии, в диапазоне от 50 до 87%, получен радикальной полимеризацией. Цементная композиция содержит одну из указанных выше добавок, цемент и воду. Технический результат - улучшение способности добавки измельчаться в воде, повышение текучести цементной смеси и способности сохранять подвижность с течением времени. Изобретение развито в зависимых пунктах. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Добавка к цементу, содержащая в качестве основного компонента сополимер (А) и сополимер (В), отличающаяся тем, что как сополимер (А), так и сополимер (В) содержат от 2 до 90 мас.% структурных звеньев (I), описываемых общей формулой (1) в каждом сополимере

где R¹, R² и R³ являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, метильную группу или -(CH₂)_ZCOOM², Z представляет собой число в диапазоне от 0 до 2, -(CH₂)_ZCOOM² может образовать ангидрид с -СООМ¹ или с -(CH₂)_ZCOOM² и М¹ и М² являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, атом щелочного металла, атом щелочноземельного металла, аммониевую группу или группу органического амина,

и сополимер (А) и сополимер (В) удовлетворяют двум условиям из следующих далее позиций а) и b):

а) уровень содержания (IA) структурного звена (I), содержащегося в сополимере (А), и уровень содержания (IB) структурного звена (I), содержащегося в сополимере (В), описываются соотношениями 12≥(IA-IB)≥0 или 12≥(IB-IA)≥0, где IA представляет собой уровень содержания в мас.% структурного звена (I), содержащегося в сополимере (А), принимая весь сополимер (А) за 100 мас.%, a IB представляет собой уровень содержания в мас.% структурного звена (I), содержащегося в сополимере (В), принимая весь сополимер (В) за 100 мас.%.

b) средняя молекулярная масса (AMw) сополимера (А) и средняя молекулярная масса (BMw) сополимера (В) описываются соотношением AMw>BMw, или пик максимальной молекулярной массы (АМр) сополимера (А) и пик максимальной молекулярной массы (ВМр) сополимера (В) описываются соотношением АМр>ВМр.

2. Добавка к цементу по п.1, где сополимер (А) и/или сополимер (В) содержит от 2 до 98 мас.% структурных звеньев (II), описываемых общей формулой (2)

где R⁴ и R⁵ являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода или метильную группу, АО представляет собой один тип оксиалкиленовой группы, характеризующейся количеством атомов углерода в диапазоне от 2 до 4, или смесь двух или более типов оксиалкиленовых групп, и в случае двух или более типов данных групп их можно присоединять в виде блока или произвольным образом, х представляет собой число в диапазоне от 0 до 2, y представляет собой 0 или 1, n является средним количеством присоединяемых молей оксиалкиленовой группы и представляет собой число в диапазоне от 1 до 300, a R⁶ представляет собой атом водорода или углеводородную группу, характеризующуюся количеством атомов углерода в диапазоне от 1 до 20.

3. Добавка к цементу по п.1 или 2, где уровень содержания (IA) структурного звена (I), содержащегося в сополимере (А), и уровень содержания (IB) структурного звена (I), содержащегося в сополимере (В), описываются соотношениями 4≥(IA-IB)≥0 или 4≥(IB-IA)≥0, где IA представляет собой уровень содержания в мас.% структурного звена (I), содержащегося в сополимере (А), принимая весь сополимер (А) за 100 мас.%, a IB представляет собой уровень содержания в мас.% структурного звена (I), содержащегося в сополимере (В), принимая весь сополимер (В) за 100 мас.%.

4. Полимер на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу, который отличается тем, что он содержит от 2 до 90 мас.% структурного звена (I), описываемого общей формулой (1)

где R¹, R² и R³ являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, метильную группу или -(CH₂)_ZCOOM², Z представляет собой число в диапазоне от 0 до 2, -(CH₂)_ZCOOM может образовать ангидрид с -СООМ¹ или с -(CH₂)_ZCOOM², и М¹ и М² являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, атом щелочного металла, атом щелочноземельного металла, аммониевую группу или группу органического амина, и доля площади со стороны, характеризующейся меньшей молекулярной массой, Р, определенная следующими далее условиями от (1) до (6), находится в диапазоне от 50 до 87%:

(1) проводят измерение по методу гельпроникающей хроматографии (ГПХ) и получают диаграмму ГПХ;

(2) проводят базовую линию для диаграммы ГПХ и точку пересечения между стороной, характеризующейся большей молекулярной массой, диаграммы ГПХ и базовой линией обозначают как Lh, а точку пересечения между стороной, характеризующейся меньшей молекулярной массой, диаграммы ГПХ и базовой линией обозначают как Ln;

(3) точку пересечения между линией, которая проходит через пик Мр (если имеется несколько пиков, то тогда пик со стороны, характеризующейся наименьшей молекулярной массой) диаграммы ГПХ и является вертикалью по отношению к базовой линии, и базовой линией обозначают как Lp;

(4) среднюю точку между Lp и Lh обозначают как Lm;

(5) на диаграмме ГПХ площадь со стороны, которая характеризуется меньшей молекулярной массой, чем Lp, обозначают как Р0, а площадь со стороны, которая характеризуется большей молекулярной массой, чем Lm, обозначают как Q0;

(6) долю площади со стороны, характеризующейся меньшей молекулярной массой, Р (%) определяют как P=(P0·100)/(P0+Q0).

5. Полимер на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п.4, где полимер содержит от 2 до 98 мас.% структурных звеньев (II), описываемых общей формулой (2)

где R⁴ и R⁵ являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода или метильную группу, АО представляет собой один тип оксиалкиленовой группы, характеризующейся количеством атомов углерода в диапазоне от 2 до 4, или смесь двух или более типов оксиалкиленовых групп, и в случае двух или более типов данных групп их можно присоединять в виде блока или произвольным образом, х представляет собой число в диапазоне от 0 до 2, y представляет собой 0 или 1, n является средним количеством присоединяемых молей оксиалкиленовой группы и представляет собой число в диапазоне от 1 до 300, a R⁶ представляет собой атом водорода или углеводородную группу, характеризующуюся количеством атомов углерода в диапазоне от 1 до 20.

6. Полимер на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п.5, где в роли оксиалкиленовой цепи в структурном звене (II) в качестве основного компонента имеется оксиалкиленовая цепь, содержащая в виде структурной единицы оксиалкиленовую группу, характеризующуюся количеством атомов углерода, равным 3 или 4.

7. Полимер на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п. 6, где присоединяют оксиалкиленовую цепь, имеющую оксиалкиленовую группу, характеризующуюся количеством атомов углерода, равным 1 или 2 в качестве структурной единицы, по обоим концам оксиалкиленовой цепи, имеющей оксиалкиленовую группу, характеризующуюся количеством атомов углерода, равным 3 или 4.

8. Добавка к цементу, содержащая в качестве основного компонента полимер на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по любому из пп.4-7.

9. Добавка к цементу по п.8, которая содержит полимер на основе поликарбоновой кислоты, отличный от полимера на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по любому из пп.4-7.

10. Добавка к цементу по п.8, которая содержит полиалкилениминалкиленоксидный аддукт.

11. Добавка к цементу по п.9, которая содержит полиалкилениминалкиленоксидный аддукт.

12. Добавка к цементу по п.11, где массовое соотношение между содержащимися полимером на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п.4, полимером на основе поликарбоновой кислоты, отличным от полимера на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п.4, и полиалкилениминалкиленоксидным аддуктом таково, что полимер на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п.4, полимер на основе поликарбоновой кислоты, отличный от полимера на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п.4, полиалкилениминалкиленоксидный аддукт = (10-80):(10-89):(1-80).

13. Цементная композиция, содержащая в качестве основных компонентов добавку к цементу по любому из пп. 1 или 2, цемент и воду.

14. Цементная композиция, содержащая в качестве основных компонентов добавку к цементу по п.3, цемент и воду.

15. Цементная композиция, содержащая в качестве основных компонентов добавку к цементу по п.8, цемент и воду.

16. Цементная композиция, содержащая в качестве основных компонентов добавку к цементу по п.9, цемент и воду.

17. Цементная композиция, содержащая в качестве основных компонентов добавку к цементу по п. 10, цемент и воду.

18. Цементная композиция, содержащая в качестве основных компонентов добавку к цементу по п.11, цемент и воду.

19. Цементная композиция, содержащая в качестве основных компонентов добавку к цементу по п. 12, цемент и воду.

20. Способ получения полимера на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по любому из пп.4-7 в результате проведения радикальной полимеризации мономерного компонента, содержащего в качестве основного компонента мономер (I-М), описываемый общей формулой (3)

где R¹, R² и R³ являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, метильную группу или -(CH₂)_ZCOOM², Z представляет собой число в диапазоне от 0 до 2, -(CH₂)_ZCOOM² может образовать ангидрид с -СООМ¹ или с -(CH₂)_ZCOOM², и М¹ и М² являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, атом щелочного металла, атом щелочноземельного металла, аммониевую группу или органическую аминогруппу, при этом способ отличается включением следующих далее стадий: подача в реакционную систему части мономерного компонента совместно с регулятором степени полимеризации, а после этого подача в реакционную систему остальной части мономерного компонента без регулятора степени полимеризации.

21. Способ получения полимера на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по любому из пп.4-7 в результате проведения радикальной полимеризации мономерного компонента, включающего в качестве основного компонента мономер (I-М), описываемый общей формулой (3)

где R¹, R² и R³ являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, метильную группу или -(CH₂)_ZCOOM², Z представляет собой число в диапазоне от 0 до 2, -(CH₂)_ZCOOM² может образовать ангидрид с -СООМ¹ или с -(СН₂)₂СООМ², а М¹ и М² являются одинаковыми или различными и представляют собой атом водорода, атом щелочного металла, атом щелочноземельного металла, аммониевую группу или органическую аминогруппу, при этом способ отличается включением следующих далее стадий: подача в реакционную систему части мономерного компонента совместно с количеством (TR-1) регулятора степени полимеризации, соответствующим 0-20 мас.% от количества части мономерного компонента, а после этого подача в реакционную систему остальной части мономерного компонента совместно с количеством (TR-2) регулятора степени полимеризации, соответствующим 1-50 мас.% от количества остальной части мономерного компонента.

22. Способ получения полимера на основе поликарбоновой кислоты для добавки к цементу по п.21, где массовое отношение между количеством (TR-1) регулятора степени полимеризации, используемого совместно с частью мономерного компонента, и количеством (TR-2) регулятора степени полимеризации, используемого совместно с остальной частью мономерного компонента, составляет (TR-2):(TR-1)=1,5-20.

Приоритет по пунктам:

06.01.2004 - пп.1-3;

02.03.2004 - пп.4-11, 13, 14, 20;

28.12.2004 - пп.12, 15-19, 21, 22.