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JP2011184230A - Lignin-based concrete admixture - Google Patents

Lignin-based concrete admixture Download PDF

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JP2011184230A
JP2011184230A JP2010050595A JP2010050595A JP2011184230A JP 2011184230 A JP2011184230 A JP 2011184230A JP 2010050595 A JP2010050595 A JP 2010050595A JP 2010050595 A JP2010050595 A JP 2010050595A JP 2011184230 A JP2011184230 A JP 2011184230A
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JP
Japan
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lignin
admixture
concrete
group
compound
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Pending
Application number
JP2010050595A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuhiko Yamada
竜彦 山田
Tomohito Kubo
智史 久保
Yasumitsu Uraki
康光 浦木
Harumi Honma
春海 本間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forestry and Forest Products Research Institute
Hokkaido University NUC
Original Assignee
Forestry and Forest Products Research Institute
Hokkaido University NUC
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concrete admixture which has no limitation about the kinds of lignin to be used as a raw material and has higher performances than a conventional lignosulfonic acid-based concrete admixture. <P>SOLUTION: The concrete admixture essentially comprises a lignin derivative produced by the reaction of lignin and a hydrophilic compound. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンクリート用混和剤に関する。具体的には、リグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤に関する。   The present invention relates to an admixture for concrete. Specifically, the present invention relates to a concrete admixture mainly composed of a lignin derivative.

リグニンは、木材等の植物系バイオマスの主成分のうちの一つであり、セルロースに次ぐ、地上で2番目に多い有機高分子化合物といわれている。リグニンの具体的な構造としては、光合成(一次代謝)により同化された炭素化合物が更なる代謝(二次代謝)を受けることで合成されるフェニルプロパノイドのうち、p-クマリルアルコール・コニフェニルアルコール・シナピルアルコールという3種類の基本単位であるリグニンモノマーが、酵素(ラッカーゼ・ペルオキシダーゼ等)の触媒の元で一電子酸化されフェノキシラジカルとなり、これがランダムなラジカルカップリングで高度に重合することにより複雑な三次元網目構造を形成した、巨大な生体高分子である。   Lignin is one of the main components of plant biomass such as wood and is said to be the second most organic polymer compound on the ground after cellulose. The specific structure of lignin is p-coumalyl alcohol / coniphenyl, among the phenylpropanoids synthesized by further metabolism (secondary metabolism) of carbon compounds assimilated by photosynthesis (primary metabolism). The lignin monomer, which is the three basic units of alcohol and sinapyrcohol, is oxidized one-electron under the catalyst of the enzyme (laccase, peroxidase, etc.) to become a phenoxy radical, which is highly polymerized by random radical coupling. It is a huge biopolymer that forms a complex three-dimensional network structure.

リグニンは、由来植物の種類、例えば、木本植物か草本植物かによって基本単位の種類、その比率や結合形態が相違し、そのリグニン構造が相違する。さらに、木本植物であっても、針葉樹であるか広葉樹であるか、さらにはこれらの針葉樹であっても、スギであるかヒノキであるか等原料となるリグニンの樹種によっても、そのリグニン構造は相違している。   Lignin has different basic unit types, ratios, and binding forms depending on the type of plant derived from, for example, a woody plant or a herbaceous plant, and the lignin structure is different. Furthermore, even if it is a woody plant, it is a conifer or a broad-leaved tree, and even if it is these conifers, whether it is a cedar or a cypress, the lignin structure also depends on the species of lignin used as a raw material. Is different.

リグニンは、その原料物質を化学処理することにより単離することができるが、その単離方法によっても得られるリグニン構造が変化する。   Lignin can be isolated by chemically treating the raw material, but the lignin structure obtained also varies depending on the isolation method.

上述のように、リグニンの分子構造は複雑であり、また、植物系バイオマスから単離する際の単離方法によりリグニンの分子的特性が大きく変化することから、リグニンのマテリアルとしての利用は限られている。さらに、リグニンは本質的には疎水性であり、水に溶解することが難しいことからも、その利用が限られている。   As mentioned above, the molecular structure of lignin is complex, and the use of lignin as a material is limited because the molecular properties of lignin vary greatly depending on the isolation method used for isolation from plant biomass. ing. Furthermore, lignin is hydrophobic in nature, and its use is limited because it is difficult to dissolve in water.

リグニンの利用の一例として、従来より、リグニンスルホン酸塩を主成分とするコンクリート用混和剤(AE剤及び減水剤)が知られている。AE剤及び減水剤はいずれも界面活性剤の一種である。界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤の4種類に分類されるが、AE剤及び減水剤としては、その性能上、アニオン性又は非イオン性界面活性剤が利用されている。   As an example of the use of lignin, conventionally, concrete admixtures (AE agent and water reducing agent) mainly composed of lignin sulfonate are known. Both the AE agent and the water reducing agent are a kind of surfactant. Surfactants are classified into four types, anionic surfactants, cationic surfactants, zwitterionic surfactants, and nonionic surfactants. As AE agents and water reducing agents, Anionic or nonionic surfactants are utilized.

リグニンスルホン酸塩は、スルホン酸基が水中で電離するイオン性(アニオン性)の界面活性剤であるが、疎水部であるリグニン部分の構造を制御することは難しく、コンクリート用混和剤としての性能には限界がある。また、リグニンスルホン酸は、サルファイト蒸解という紙パルプ化法より排出されるリグニン化合物であるが、サルファイト蒸解法は薬剤回収の点等で問題があるため、現在は淘汰されてきており、その結果、副産するリグニンスルホン酸の供給も十分とはいえない。   Lignin sulfonate is an ionic (anionic) surfactant that ionizes sulfonic acid groups in water, but it is difficult to control the structure of the lignin part, which is a hydrophobic part, and its performance as an admixture for concrete Has its limits. In addition, lignin sulfonic acid is a lignin compound that is discharged from a paper pulping method called sulfite cooking, but sulfite cooking methods have problems in terms of drug recovery, etc. As a result, the supply of lignin sulfonic acid as a by-product is not sufficient.

近年、骨材事情の悪化やセメント技術の高度化・多様化に対応し、使用するセメントの材料や施工目的に応じた性能を有するコンクリート用混和剤を容易に得ることが求められている。   In recent years, it has been required to easily obtain an admixture for concrete having performance according to the cement material to be used and the purpose of construction in response to the deterioration of aggregate conditions and the advancement and diversification of cement technology.

特表2008−514402Special table 2008-514402

本発明は、原料として使用するリグニンの種類が限定されず、かつ、従来のリグニンスルホン酸系のコンクリート用混和剤よりも高性能である、コンクリート用混和剤を得ることを目的とする。   An object of the present invention is to obtain a concrete admixture that is not limited in the type of lignin used as a raw material and has higher performance than conventional lignin sulfonic acid concrete admixtures.

本発明者らの種々の検討結果、疎水性のリグニンに親水性基を導入することにより得られた両親媒性のリグニン誘導体が、非イオン性界面活性剤の性質を示し、コンクリート用混和剤として優れた性能を示すことを見出し、本発明を完成した。   As a result of various studies by the present inventors, an amphiphilic lignin derivative obtained by introducing a hydrophilic group into a hydrophobic lignin exhibits the properties of a nonionic surfactant, and is used as an admixture for concrete. The present invention was completed by finding that it exhibits excellent performance.

本発明は、以下を提供する。
(1)リグニンと親水性化合物との反応により生成されるリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤。
(2)親水性化合物が、下記式(I):
−Cm2m−(Cn2nO)p−Cq2q−R (I)
[式中、R及びRは、独立して、水素原子、OH基、メチル基、グリシジル基又はグリシジルエーテル基であり、mは0〜20であり、nは2〜4であり、pは1〜30であり、qは0〜20であり、アルキレン単位の炭素原子は各々、アルキル基、−OH基、−NH基、グリシジル基又はグリシジルエーテル基から独立して選択される1又は2個の置換基を有していてもよい]
で表される化合物であり、この際混合アルコキシド単位が生じることがあるが、その場合アルコキシド単位の順序は任意である、
上記(1)に記載のコンクリート用混和剤。
(3)親水性化合物が、グリシジルエーテル系化合物又はグリコール系化合物である、上記(1)に記載のコンクリート用混和剤。
(4)親水性化合物が、ポリ(エチレングリコール)ジグリシジルエーテルである、上記(1)に記載のコンクリート用混和剤。
(5)親水性化合物がポリ(グリセリン)である、上記(1)に記載のコンクリート用混和剤。
(6)リグニンが、クラフトリグニン、酢酸リグニン、オルガノソルブリグニン、爆砕リグニン、硫酸リグニン、アルカリリグニンである、上記(1)〜(5)のいずれか1項
に記載のコンクリート用混和剤。
(7)リグニンとグリシジルエーテル系化合物とをアルカリ条件下で反応させることを特徴とするリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤の製造方法。
(8)リグニンとグリコール系化合物とを酸性条件下で反応させることを特徴とするリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤の製造方法。
(9)リグニンと親水性化合物との反応により生成されるリグニン誘導体を主成分とするセメント減水剤。
The present invention provides the following.
(1) A concrete admixture mainly composed of a lignin derivative produced by a reaction between lignin and a hydrophilic compound.
(2) The hydrophilic compound is represented by the following formula (I):
R 1 -C m H 2m - ( C n H 2n O) p -C q H 2q -R 2 (I)
[Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, OH group, methyl group, glycidyl group or glycidyl ether group, m is 0 to 20, n is 2 to 4, p Is 1-30, q is 0-20, and each carbon atom of the alkylene unit is independently selected from an alkyl group, —OH group, —NH 2 group, glycidyl group, or glycidyl ether group 1 or May have two substituents]
In this case, mixed alkoxide units may be formed, in which case the order of the alkoxide units is arbitrary.
The admixture for concrete according to the above (1).
(3) The admixture for concrete according to the above (1), wherein the hydrophilic compound is a glycidyl ether compound or a glycol compound.
(4) The admixture for concrete according to (1) above, wherein the hydrophilic compound is poly (ethylene glycol) diglycidyl ether.
(5) The concrete admixture according to (1) above, wherein the hydrophilic compound is poly (glycerin).
(6) The concrete admixture according to any one of (1) to (5) above, wherein the lignin is craft lignin, acetate lignin, organosolv lignin, explosive lignin, sulfate lignin, or alkali lignin.
(7) A method for producing an admixture for concrete comprising a lignin derivative as a main component, wherein lignin and a glycidyl ether compound are reacted under an alkaline condition.
(8) A method for producing an admixture for concrete comprising a lignin derivative as a main component, wherein lignin and a glycol compound are reacted under acidic conditions.
(9) A cement water reducing agent mainly comprising a lignin derivative produced by a reaction between lignin and a hydrophilic compound.

本発明によれば、高性能のコンクリート用混和剤を簡便に製造することが可能であり、工業的に有利である。また、本発明によれば、原料のリグニンの種類が限定されず、現在未利用のリグニンを有効に利用することができる点においても工業的に有利である。さらに、本発明によれば、任意の親水性化合物を原料物質として使用することにより、使用するセメントの材料や施工目的に応じた性能を有するコンクリート用混和剤を容易に得ることができる点においても工業的に有利である。   According to the present invention, a high-performance concrete admixture can be easily produced, which is industrially advantageous. Moreover, according to the present invention, the type of lignin as a raw material is not limited, and it is industrially advantageous in that a currently unused lignin can be used effectively. Furthermore, according to the present invention, by using an arbitrary hydrophilic compound as a raw material, it is possible to easily obtain an admixture for concrete having performance according to the cement material to be used and the construction purpose. Industrially advantageous.

図1は、コンクリート用混和剤の添加量に対するコンクリートの流動性を示す。FIG. 1 shows the fluidity of concrete with respect to the amount of admixture for concrete.

(リグニン)
本発明におけるリグニンとしては、任意のリグニンを使用することができ、例えば、パルプ化処理により木材チップ等より単離される、クラフトリグニン、酢酸リグニン、オルガノソルブリグニン、爆砕リグニン等;バイオマス変換技術で副産される、硫酸リグニン、アルカリリグニン等、が挙げられるが、これらに限定されない。また、任意の起源のリグニンを使用することができ、例えば、スギ、ヒノキ、マツ等の針葉樹リグニン;ブナ、ナラ等の広葉樹リグニン;稲わら、モミ、バガス等の草本系リグニンが挙げられるが、これらに限定されない。
(Lignin)
As the lignin in the present invention, any lignin can be used, for example, kraft lignin, acetate lignin, organosolv lignin, explosive lignin and the like isolated from wood chips by pulping treatment; Examples include, but are not limited to, sulfated lignin and alkaline lignin. Also, lignin of any origin can be used, for example, conifer lignin such as cedar, cypress and pine; broad-leaved lignin such as beech and oak; and herbaceous lignin such as rice straw, fir and bagasse, It is not limited to these.

本発明で使用されるリグニンは、当該技術分野で公知の方法、例えば、「リグニンの化学(中野準三編 ユニ出版)」に記載の方法を用いて原料物質より単離することにより得ることができる。   The lignin used in the present invention can be obtained by isolation from a raw material using a method known in the art, for example, the method described in “Lignin Chemistry (Nakano Junzo Hen Uni Uni Publishing)”. it can.

リグニンの分子量は、その原料物質や単離方法に依存する。本発明で使用されるリグニンは、任意の分子量のリグニンを使用することができるが、例えば、平均分子量500〜100万のリグニン、好ましくは、平均分子量5千〜10万のリグニンを使用することができる。   The molecular weight of lignin depends on its source material and isolation method. As the lignin used in the present invention, lignin having an arbitrary molecular weight can be used. For example, lignin having an average molecular weight of 500 to 1,000,000, preferably lignin having an average molecular weight of 5,000 to 100,000 can be used. it can.

(親水性化合物)
本発明のリグニン誘導体の出発原料物質である親水性化合物としては、分子中に−OH、−O−、−NHなどの親水性基を少なくとも1つ含む化合物を意味する。好ましくは、親水性化合物は、以下の式(I):
−Cm2m−(Cn2nO)p−Cq2q−R (I)
[式中、R及びRは、独立して、水素原子、OH基、メチル基、グリシジル基又はグリシジルエーテル基であり、mは0〜20であり、nは2〜4であり、pは1〜30であり、qは0〜20であり、アルキレン単位の炭素原子は各々、アルキル基、−OH基、−NH基、グリシジル基又はグリシジルエーテル基から独立して選択される1又は2個の置換基を有していてもよい]
で表される化合物であり、この際混合アルコキシド単位が生じることがあるが、その場合アルコキシド単位の順序は任意である。
(Hydrophilic compound)
The hydrophilic compound which is a starting material of the lignin derivative of the present invention means a compound containing at least one hydrophilic group such as —OH, —O—, —NH 2 in the molecule. Preferably, the hydrophilic compound has the following formula (I):
R 1 -C m H 2m - ( C n H 2n O) p -C q H 2q -R 2 (I)
[Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, OH group, methyl group, glycidyl group or glycidyl ether group, m is 0 to 20, n is 2 to 4, p Is 1-30, q is 0-20, and each carbon atom of the alkylene unit is independently selected from an alkyl group, —OH group, —NH 2 group, glycidyl group, or glycidyl ether group 1 or May have two substituents]
In this case, mixed alkoxide units may be formed. In this case, the order of the alkoxide units is arbitrary.

本発明で使用される親水性化合物の例としては、例えば、以下の化合物が挙げられるが、これらに限定されない:
エチレングリコール、ジエチレングリコール、各種分子量のポリエチレングリコール、プロピレングリコール、各種分子量のポリプロピレングリコール、グリセリン、各種分子量のポリグリセリン等のグリコール系化合物;並びに
メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、ポリエチレングリコール−モノエチル−グリシジルエーテル、ポリエチレングリコール−モノメチル−グリシジルエーテル、ラウリルアルコール−ポリエチレンオキサイド−グリシジルエーテル等の単官能のグリシジルエーテル系化合物、
エチレングリコール−ジグリシジルエーテル、ポリ(エチレングリコール)ジグリシジルエーテル(n’=1〜30、好ましくは9〜30)、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリ(プロピレングリコール)ジグリシジルエーテル(n’=1〜30、好ましくは9〜30)、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3−プロパンジオールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,5−ペンタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,3−シクロヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールジグリシジルエーテル、ソルビトールジグリシジルエーテル等の二官能のグリシジルエーテル系化合物、
グリセロールトリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、3級カルボン酸グリシジルエステル、1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)エタントリグリシジルエーテル、1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)エタンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、フロログルシノールトリグリシジルエーテル、ピロガロールトリグリシジルエーテル、シアヌル酸トリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールテトラグリシジルエーテル等の多官能のグリシジルエーテル系化合物、および
これらのグリシジル基をメトキシ、エトキシなどのアルコキシドと反応させて、グリシジルエーテル基の官能度を低下させたグリシジルエーテル系化合物。
Examples of hydrophilic compounds used in the present invention include, but are not limited to, the following compounds:
Glycol compounds such as ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol of various molecular weights, propylene glycol, polypropylene glycol of various molecular weights, glycerin, polyglycerin of various molecular weights; and methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, propyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl Monofunctional glycidyl ether compounds such as ether, decyl glycidyl ether, stearyl glycidyl ether, polyethylene glycol-monoethyl-glycidyl ether, polyethylene glycol-monomethyl-glycidyl ether, lauryl alcohol-polyethylene oxide-glycidyl ether,
Ethylene glycol-diglycidyl ether, poly (ethylene glycol) diglycidyl ether (n ′ = 1-30, preferably 9-30), propylene glycol diglycidyl ether, poly (propylene glycol) diglycidyl ether (n ′ = 1- 30, preferably 9-30), neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,3-propanediol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,5-pentanediol diglycidyl ether, 1,6- Hexanediol diglycidyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, 1,4-cyclohexanediol diglycidyl ether, 1,3-cyclohexanediol diglycidyl ether, glycerol diglycidyl Ether, pentaerythritol diglycidyl ether, bifunctional glycidyl ether compounds such as sorbitol diglycidyl ether,
Glycerol triglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, tertiary carboxylic acid glycidyl ester, 1,1,1-tris (hydroxymethyl) ethanetriglycidyl ether, 1,1,1 -Tris (hydroxymethyl) ethane diglycidyl ether, trimethylolpropane diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, phloroglucinol triglycidyl ether, pyrogallol triglycidyl ether, cyanuric acid triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, sorbitol Polyfunctional glycidyl ether compounds such as tetraglycidyl ether, and these glycidyl A glycidyl ether compound in which the functionality of a glycidyl ether group is lowered by reacting a group with an alkoxide such as methoxy or ethoxy.

これら親水性化合物は、市販のものを用いてもよいし、当該分野で公知の方法により調製したものを用いてもよい。これら親水性化合物は、上記式(I)の化合物に包含される。   As these hydrophilic compounds, commercially available compounds may be used, or those prepared by methods known in the art may be used. These hydrophilic compounds are included in the compound of the above formula (I).

本発明のリグニン誘導体は、これら親水性化合物を任意に選択して調製することにより、得られるコンクリート用混和剤としての性能をコントロールすることができる。   The lignin derivative of the present invention can control the performance as an admixture for concrete obtained by arbitrarily selecting and preparing these hydrophilic compounds.

本発明の好ましい実施形態では、親水性化合物は、ポリ(エチレングリコール)ジグリシジルエーテルである。   In a preferred embodiment of the invention, the hydrophilic compound is poly (ethylene glycol) diglycidyl ether.

本発明の好ましい実施形態では、親水性化合物は、エチレンオキサイドの繰り返し単位が1〜20のポリ(エチレングリコール)ジグリシジルエーテルである。   In a preferred embodiment of the present invention, the hydrophilic compound is poly (ethylene glycol) diglycidyl ether having 1 to 20 ethylene oxide repeating units.

本発明の好ましい実施形態では、親水性化合物は、エチレンオキサイドの繰り返し単位が5〜15のポリ(エチレングリコール)ジグリシジルエーテルである。   In a preferred embodiment of the present invention, the hydrophilic compound is a poly (ethylene glycol) diglycidyl ether having 5 to 15 repeating units of ethylene oxide.

本発明の好ましい実施形態では、親水性化合物は、エチレンオキサイドの繰り返し単位が13のポリ(エチレングリコール)ジグリシジルエーテルである。   In a preferred embodiment of the present invention, the hydrophilic compound is poly (ethylene glycol) diglycidyl ether having 13 ethylene oxide repeating units.

本発明のより好ましい実施形態では、親水性化合物は、エチレンオキサイドの繰り返し単位が13のポリ(エチレングリコール)ジグリシジルエーテルを炭素数1〜3のアルコキシドにより単官能化したものである。   In a more preferred embodiment of the present invention, the hydrophilic compound is a monofunctionalized poly (ethylene glycol) diglycidyl ether having 13 ethylene oxide repeating units with an alkoxide having 1 to 3 carbon atoms.

本発明のより好ましい実施形態では、親水性化合物は、ポリ(エチレングリコール)モノエチル−グリシジルエーテルである。   In a more preferred embodiment of the invention, the hydrophilic compound is poly (ethylene glycol) monoethyl-glycidyl ether.

本発明の好ましい実施形態では、親水性化合物は、エチレンオキサイドの繰り返し単位が13のエトキシ−(2−ヒドロキシ)−プロポキシ−ポリエチレングリコールグリシジルエーテルである。
本発明の好ましい実施形態では、親水性化合物は、ポリグリセリンである。
In a preferred embodiment of the present invention, the hydrophilic compound is ethoxy- (2-hydroxy) -propoxy-polyethylene glycol glycidyl ether having 13 ethylene oxide repeat units.
In a preferred embodiment of the present invention, the hydrophilic compound is polyglycerin.

(リグニン誘導体)
リグニンと親水性化合物とを反応させて、疎水性のリグニンに親水性基を導入することにより、本発明の両親媒性のリグニン誘導体を得ることができる。リグニンに親水性基を導入する方法としては、リグニン中の水酸基に親水性化合物中の反応基を反応させるための公知の方法を用いることができる。
(Lignin derivative)
The amphiphilic lignin derivative of the present invention can be obtained by reacting lignin with a hydrophilic compound to introduce a hydrophilic group into the hydrophobic lignin. As a method for introducing a hydrophilic group into lignin, a known method for reacting a reactive group in a hydrophilic compound with a hydroxyl group in lignin can be used.

本発明の反応において、リグニンに対し反応させる親水性化合物の量は、使用されるリグニン及び親水性化合物の種類、並びに目的とするコンクリート用混和剤の性能に依存して決定することができる。加える親水性化合物の量は、使用するリグニン中の水酸基の量、加える親水性化合物中のグリシジル基又は水酸基の量に基づき算出される。理論的には、リグニン中の全ての水酸基は親水性化合物中のグリシジル基又は水酸基と反応する可能性があり得る。親水性化合物の量は、限定されないが、通常、リグニン10重量部に対しグリシジル系化合物5〜100重量部、好ましくは、リグニン10重量部に対しグリシジル系化合物10〜60重量部、より好ましくは、リグニン10重量部に対しグリシジル系化合物30〜40重量部である。   In the reaction of the present invention, the amount of the hydrophilic compound to be reacted with lignin can be determined depending on the type of lignin and hydrophilic compound used and the performance of the target concrete admixture. The amount of the hydrophilic compound to be added is calculated based on the amount of the hydroxyl group in the lignin used and the amount of the glycidyl group or hydroxyl group in the hydrophilic compound to be added. Theoretically, all hydroxyl groups in lignin can react with glycidyl groups or hydroxyl groups in hydrophilic compounds. The amount of the hydrophilic compound is not limited, but is usually 5 to 100 parts by weight of glycidyl compound with respect to 10 parts by weight of lignin, preferably 10 to 60 parts by weight of glycidyl compound with respect to 10 parts by weight of lignin, more preferably The amount of glycidyl compound is 30 to 40 parts by weight with respect to 10 parts by weight of lignin.

親水性化合物としてグリシジルエーテル系化合物を用いる場合、リグニンをアルカリ水溶液に溶解し、アルカリ性条件下で遊離したリグニン中の水酸基(リグニン−OH)をグリシジルエーテル系化合物中のグリシジル基と反応させることにより、リグニン誘導体を調製することができる。リグノセルロース系バイオマスをアルカリ蒸解した後に得られる黒液を、上記リグニンのアルカリ水溶液として用いることもできる。   When using a glycidyl ether compound as the hydrophilic compound, by dissolving lignin in an aqueous alkaline solution and reacting the hydroxyl group (lignin-OH) in the lignin liberated under alkaline conditions with the glycidyl group in the glycidyl ether compound, Lignin derivatives can be prepared. The black liquor obtained after alkali digesting lignocellulosic biomass can also be used as the alkaline aqueous solution of lignin.

反応温度は、特に限定されないが、通常、50℃〜100℃、好ましくは70℃である。   Although reaction temperature is not specifically limited, Usually, 50 to 100 degreeC, Preferably it is 70 degreeC.

反応時間は、特に限定されないが、通常、30分〜24時間、好ましくは1時間〜12時間、より好ましくは、3時間〜6時間である。   The reaction time is not particularly limited, but is usually 30 minutes to 24 hours, preferably 1 hour to 12 hours, and more preferably 3 hours to 6 hours.

本発明の反応においては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化リチウム等を使用してアルカリ性条件にすることができる。   In the reaction of the present invention, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium hydroxide or the like can be used to make the alkaline condition.

本反応において、リグニンとグリシジル系化合物との反応終了後、反応系に酸を添加して中和する。添加する酸としては、悪影響を及ぼさない限り何れの酸でもよく、例えば、塩酸、リン酸、硫酸等の無機酸、及びギ酸、酢酸等の有機酸を使用することができる。   In this reaction, after the reaction between lignin and a glycidyl compound is completed, an acid is added to the reaction system to neutralize it. The acid to be added may be any acid as long as it does not have an adverse effect. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid and sulfuric acid, and organic acids such as formic acid and acetic acid can be used.

本反応は、疎水性のリグニンに親水性化合物が導入されたことにより、得られるリグニン誘導体が親水性になった時点で完了する。リグニンと親水性化合物との反応の完了は、例えば、反応中の溶液を一部サンプリングしたものに酸を加えてpHを下げた際、沈殿を生じるか否かで判定することができる。反応が不十分である場合、未反応のリグニンが沈殿として析出する。反応が完了した場合は沈殿が生じず、両親媒性リグニン誘導体が得られている。   This reaction is completed when the obtained lignin derivative becomes hydrophilic due to the introduction of the hydrophilic compound into the hydrophobic lignin. Completion of the reaction between the lignin and the hydrophilic compound can be determined, for example, by whether or not precipitation occurs when the pH is lowered by adding an acid to a sample of the solution during the reaction. When the reaction is insufficient, unreacted lignin is deposited as a precipitate. When the reaction is completed, no precipitation occurs and an amphiphilic lignin derivative is obtained.

本発明の一実施形態において、リグニンを水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、得られたリグニンのアルカリ水溶液を常圧下で約70℃に温め、所定量のグリシジルエーテル系化合物を加え、約3時間攪拌しながら反応させ、反応終了後、反応系に酸を加えて中和することにより、リグニン誘導体が得られる。   In one embodiment of the present invention, lignin is dissolved in an aqueous sodium hydroxide solution, the resulting alkaline aqueous solution of lignin is warmed to about 70 ° C. under normal pressure, a predetermined amount of glycidyl ether compound is added, and the mixture is stirred for about 3 hours. Then, after the reaction is completed, the reaction system is neutralized by adding an acid to obtain a lignin derivative.

親水性化合物としてグリコール系化合物を用いる場合、リグニンとグリコール系化合物との混合物に、酸触媒を添加して反応させることにより、リグニン誘導体を調製することができる。   In the case of using a glycol compound as the hydrophilic compound, a lignin derivative can be prepared by adding an acid catalyst to a mixture of lignin and a glycol compound to cause a reaction.

酸触媒としては、塩酸、硫酸等を用いることができる。添加量は、通常、グリコール系化合物に対して0.1〜3.0重量%である。   As the acid catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid or the like can be used. The addition amount is usually 0.1 to 3.0% by weight with respect to the glycol compound.

反応温度は、特に限定されないが、通常、100℃〜200℃、好ましくは120℃〜160℃、より好ましくは140℃である。   Although reaction temperature is not specifically limited, Usually, it is 100 to 200 degreeC, Preferably it is 120 to 160 degreeC, More preferably, it is 140 degreeC.

反応時間は、特に限定されないが、通常、30分〜180分、好ましくは60分〜120分、より好ましくは、90分である。   Although reaction time is not specifically limited, Usually, 30 minutes-180 minutes, Preferably it is 60 minutes-120 minutes, More preferably, it is 90 minutes.

本反応において、リグニンとグリコール系化合物との反応終了後、反応系に水を添加して、水不溶部を取り除くことが好ましい。   In this reaction, it is preferable to remove water-insoluble parts by adding water to the reaction system after completion of the reaction between lignin and the glycol compound.

上記反応により得られたリグニン誘導体は、そのままコンクリート用混和剤として使用することもできるし、必要に応じて、脱塩及び未反応の親水性化合物の除去のために、限外濾過に付すことができる。例えば、分子量3000以下を排除できる限外濾過装置を用いて濾過に付すことが好ましい。   The lignin derivative obtained by the above reaction can be used as it is as an admixture for concrete, and if necessary, can be subjected to ultrafiltration for desalting and removal of unreacted hydrophilic compounds. it can. For example, it is preferable to perform filtration using an ultrafiltration device that can exclude a molecular weight of 3000 or less.

反応により得られたリグニン誘導体は、必要に応じて、凍結乾燥機等の従来使用されている乾燥方法により完全に乾燥させてもよい。   The lignin derivative obtained by the reaction may be completely dried by a conventionally used drying method such as a freeze dryer, if necessary.

親水性化合物としてエトキシ−(2−ヒドロキシ)−プロポキシ−ポリエチレングリコールグリシジルエーテルを用いた場合に得られるリグニン誘導体の模式図は、以下のとおりである。   A schematic diagram of a lignin derivative obtained when ethoxy- (2-hydroxy) -propoxy-polyethylene glycol glycidyl ether is used as the hydrophilic compound is as follows.

(コンクリート用混和剤)
コンクリート用混和剤とは、詳細には、AE剤、高性能減水剤、硬化促進剤、減水剤、AE減水剤、高性能AE減水剤及び流動化剤を意味する(JIS A 6204:2006)。AE剤とは、表面張力の低下による気泡性及び界面に配向した分子膜の強さに関連する気泡安定性に優れた界面活性剤であって、コンクリート中に微細な独立気泡を一様に分布させ、コンクリートのワーカビリティ及び凍結融解に対する抵抗性を改善する。減水剤とは、分散又は湿潤作用に優れた界面活性剤であって、セメント粒子表面に吸着し、電気二重層をつくるかセメント粒子周囲に溶媒和層を形成してセメント粒子を分散させ、コンクリートのワーカビリティを著しく改善する。AE剤を伴う減水剤はAE減水剤と呼ばれる。
(Admixture for concrete)
Specifically, the concrete admixture means an AE agent, a high performance water reducing agent, a curing accelerator, a water reducing agent, an AE water reducing agent, a high performance AE water reducing agent, and a fluidizing agent (JIS A 6204: 2006). AE agent is a surfactant with excellent bubble stability related to the bubble property due to the decrease in surface tension and the strength of the molecular film oriented at the interface, and fine closed cells are uniformly distributed in the concrete. And improve concrete workability and resistance to freezing and thawing. A water reducing agent is a surfactant that is excellent in dispersing or wetting action, and adsorbs on the cement particle surface to form an electric double layer or form a solvation layer around the cement particle to disperse the cement particle. Significantly improves the workability of A water reducing agent with an AE agent is called an AE water reducing agent.

本発明のリグニン誘導体をコンクリート用混和剤として使用する場合は、水溶液の形態で使用してもよいし、または、乾燥させたものを粉体化して使用してもよい。また、粉体化した本発明のコンクリート用混和剤を予めセメント粉末やドライモルタルのような水を含まないセメント組成物に配合して、左官、床仕上げ、グラウトなどに用いるプレミックス製品として使用してもよいし、セメント組成物の混練時に配合してもよい。   When the lignin derivative of the present invention is used as an admixture for concrete, it may be used in the form of an aqueous solution or may be used after pulverized. In addition, the pulverized concrete admixture of the present invention is blended in advance with a water-free cement composition such as cement powder or dry mortar, and used as a premix product for plastering, floor finishing, grout and the like. Alternatively, it may be blended when the cement composition is kneaded.

好ましくは、本発明のリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤は、水溶液の形態で使用する。水溶液の濃度は任意であるが、例えば、5〜50%であり、好ましくは、10〜30%程度である。   Preferably, the concrete admixture based on the lignin derivative of the present invention is used in the form of an aqueous solution. Although the density | concentration of aqueous solution is arbitrary, it is 5 to 50%, for example, Preferably, it is about 10 to 30%.

セメントに添加する際の本発明のコンクリート用混和剤の配合量は、任意であるが、例えば、固形分換算で、セメントの質量に対して、0.01〜10.0質量%、好ましくは0.02〜5.0質量%、より好ましくは0.1〜1.0質量%である。このような配合量により、通常の汎用セメントにおいては、単位水量の低減、強度の増大、耐久性の向上などの各種の好ましい諸効果がもたらされる。特に、配合量が0.1質量%以上である場合は、流動性が著しく付与されるため、いわゆるセメント減水剤としての効果に優れ、好ましい。   The amount of the admixture for concrete of the present invention when added to cement is arbitrary, but for example, 0.01 to 10.0% by mass, preferably 0, based on the mass of cement in terms of solid content. 0.02 to 5.0 mass%, more preferably 0.1 to 1.0 mass%. Such a blending amount brings various preferable effects such as a reduction in unit water amount, an increase in strength, and an improvement in durability in ordinary general-purpose cement. In particular, when the blending amount is 0.1% by mass or more, the fluidity is remarkably imparted, and therefore, the effect as a so-called cement water reducing agent is excellent and preferable.

本発明のコンクリート用混和剤には、その性能を阻害しない範囲で、従来公知の添加剤を配合してもよい。従来公知の添加剤としては、例えば、消泡剤、空気連行剤、湿潤剤、防水剤、粘度調節剤などが挙げられる。これらの添加剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。   In the concrete admixture of the present invention, conventionally known additives may be blended as long as the performance is not impaired. Examples of conventionally known additives include antifoaming agents, air entraining agents, wetting agents, waterproofing agents, and viscosity modifiers. These additives may be used alone or in combination of two or more.

本発明のコンクリート用混和剤は、セメント、石膏、プラスターなどのセメント組成物、それに細骨材(砂など)や粗骨材(砕石など)を含む、モルタル、コンクリートなどに用いることができる。すなわち、本発明のコンクリート用混和剤は、セメント減水剤としても用いることができる。   The admixture for concrete of the present invention can be used for cement compositions such as cement, gypsum and plaster, mortar, concrete and the like containing fine aggregate (sand, etc.) and coarse aggregate (crushed stone, etc.). That is, the concrete admixture of the present invention can also be used as a cement water reducing agent.

セメント組成物に使用されるセメントは、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、ポルトランドセメント(普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、およびそれぞれの低アルカリ形)、各種混合セメント(高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント)、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント(1クリンカー速硬性セメント、2クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント)、グラウト用セメント、油井セメント、低発熱セメント(低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント)、超高強度セメント、セメント系固化材、エコセメント(都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の1種以上を原料として製造されたセメント)などが挙げられる。さらに、セメント組成物には、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末などの微粉体や石膏などを添加してもよい。また、骨材としては、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材など以外に、珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質などの耐火骨材を使用することができる。   The cement used in the cement composition is not particularly limited, and specific examples include, for example, Portland cement (ordinary, early strength, very early strength, moderate heat, sulfate resistance, and respective low alkalis). ), Various mixed cements (blast furnace cement, silica cement, fly ash cement), white Portland cement, alumina cement, super fast cement (1 clinker fast cement, 2 clinker fast cement, magnesium phosphate cement), grout cement , Oil well cement, low exothermic cement (low exothermic blast furnace cement, fly ash mixed low exothermic blast furnace cement, high content belite cement), ultra high strength cement, cement-based solidified material, eco-cement (city waste incineration ash, sewage sludge) Cement produced from one or more types of incinerated ash) And the like. Furthermore, fine powder such as blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, limestone powder, or gypsum may be added to the cement composition. Aggregates include gravel, crushed stone, granulated slag, recycled aggregate, etc., as well as silica, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromia, magnesia Refractory aggregates such as can be used.

上記セメント組成物においては、その1mあたりの単位水量、セメント使用量および水/セメント比(質量比)は、単位水量が好ましくは100kg/m〜185kg/m、より好ましくは120kg/m〜175kg/m、使用セメント量が好ましくは200kg/m〜800kg/m、より好ましくは250kg/m〜800kg/mであり、水/セメント比(質量比)が好ましくは0.1〜0.7、より好ましくは0.2〜0.65であり、貧配合から富配合まで幅広く使用可能である。本発明のコンクリート用混和剤は、高減水率領域、すなわち、水/セメント比(質量比)が0.15〜0.5(好ましくは0.15〜0.4)といった水/セメント比の低い領域においても使用可能であり、さらに、単位セメント量が多く水/セメント比が小さい高強度コンクリートや、単位セメント量が300kg/m以下の貧配合コンクリートのいずれにも有効である。 In the cement composition, the unit water amount per 1 m 3 , the amount of cement used and the water / cement ratio (mass ratio) are preferably 100 kg / m 3 to 185 kg / m 3 , more preferably 120 kg / m. 3 ~175kg / m 3, preferably used amount of cement is 200kg / m 3 ~800kg / m 3 , more preferably from 250kg / m 3 ~800kg / m 3 , water / cement ratio (mass ratio) is preferably 0 0.1 to 0.7, more preferably 0.2 to 0.65, which can be used widely from poor blends to rich blends. The concrete admixture of the present invention has a high water reduction rate region, that is, a low water / cement ratio such as a water / cement ratio (mass ratio) of 0.15 to 0.5 (preferably 0.15 to 0.4). It can also be used in the region, and is effective for both high-strength concrete having a large unit cement amount and a small water / cement ratio, and poor blended concrete having a unit cement amount of 300 kg / m 3 or less.

以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
(リグニン溶液の調製)
リグニンとして、スギチップをアルカリ蒸解して得られた蒸解黒液から精製したアルカリリグニンを用いた。なお、アルカリ蒸解はスギ材からバイオエタノール製造する際の前処理として採用される手法である。10gのアルカリリグニンを100mLの1Nの水酸化ナトリウム水溶液に常温で攪拌しながら溶解した。
Example 1
(Preparation of lignin solution)
As lignin, alkaline lignin purified from cooking black liquor obtained by alkaline digestion of cedar chips was used. Alkaline digestion is a technique employed as a pretreatment when producing bioethanol from cedar wood. 10 g of alkaline lignin was dissolved in 100 mL of 1N aqueous sodium hydroxide solution at room temperature with stirring.

(グリシジルエーテル系化合物の調製)
エチレンオキサイドの繰り返し単位が13のポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−841)24gをアセトン20mLに加え、攪拌しながら50℃に加熱した。次に、ナトリウムエトキシド1.36gをエタノール12mLに溶解し、これを50℃に加熱した。50℃に加熱されたグリシジルエーテル系化合物アセトン溶液に、ナトリウムエトキシド溶液を20分かけて滴下し、さらに同温度で10分間攪拌した。溶液を酢酸で中和した後、ロータリエバポレーターで溶媒を除去し、デシケーター内で真空乾燥を24時間行い、エトキシにより単官能化されたグリシジルエーテル系化合物(エトキシ−(2−ヒドロキシ)−プロポキシ−ポリエチレングリコールグリシジルエーテル)を得た。
(Preparation of glycidyl ether compounds)
24 g of polyethylene glycol diglycidyl ether having an ethylene oxide repeating unit of 13 (manufactured by Nagase ChemteX Corp., Denacol EX-841) was added to 20 mL of acetone and heated to 50 ° C. with stirring. Next, 1.36 g of sodium ethoxide was dissolved in 12 mL of ethanol and heated to 50 ° C. A sodium ethoxide solution was added dropwise over 20 minutes to a glycidyl ether compound acetone solution heated to 50 ° C., and the mixture was further stirred at the same temperature for 10 minutes. After neutralizing the solution with acetic acid, the solvent was removed with a rotary evaporator, vacuum drying was performed in a desiccator for 24 hours, and a glycidyl ether compound (ethoxy- (2-hydroxy) -propoxy-polyethylene monofunctionalized with ethoxy). Glycol glycidyl ether).

(リグニンの誘導体化)
上記の10gアルカリリグニン1N水酸化ナトリウム水溶液に、上記の方法で調製した単官能のグリシジルエーテル系化合物を22g加えた。溶液を70℃に加熱し、3時間攪拌して反応させた。反応を、酢酸を加えてpHを4にすることで終了させた。分子量1000以下を排除する限外濾過膜を装着した限外濾過装置を用いて、溶液の濾過を行った。濾過後、残渣を集めて凍結乾燥し、約22gのリグニン誘導体を得た。
(Lignin derivatization)
22 g of the monofunctional glycidyl ether compound prepared by the above method was added to the above 10 g alkaline lignin 1N aqueous sodium hydroxide solution. The solution was heated to 70 ° C. and stirred for 3 hours to react. The reaction was terminated by adding acetic acid to bring the pH to 4. The solution was filtered using an ultrafiltration apparatus equipped with an ultrafiltration membrane excluding a molecular weight of 1000 or less. After filtration, the residue was collected and lyophilized to obtain about 22 g of lignin derivative.

実施例2
実施例1で用いたアルカリリグニンの代わりに、紙パルプ製造のクラフト蒸解の際に副産物として得られるリグニン(クラフトリグニン)を用いた以外は実施例1と同様にして、リグニン誘導体を調製した。クラフトリグニンはMeadWestvaco社の広葉樹のクラフトリグニンを用いた。
Example 2
A lignin derivative was prepared in the same manner as in Example 1 except that lignin (kraft lignin) obtained as a by-product at the time of kraft cooking for producing paper pulp was used instead of the alkaline lignin used in Example 1. Kraft lignin used was broad-leaved kraft lignin from MeadWestvaco.

実施例3
実施例1で用いたアルカリリグニンの代わりに、酢酸を蒸解液として用いたパルプ化の際に副産する酢酸リグニンを用いた以外は実施例1と同様にして、リグニン誘導体を調製した。酢酸パルプはシラカンバのチップを100Lの蒸解釜で酢酸蒸解して得られたものである。
Example 3
A lignin derivative was prepared in the same manner as in Example 1 except that instead of the alkaline lignin used in Example 1, acetic acid was used as a cooking liquor and acetic acid lignin produced as a by-product was used. Acetic acid pulp is obtained by digesting birch chips with acetic acid in a 100 L digester.

実施例4
実施例1で用いたグリシジルエーテル系化合物として、エチレンオキサイドの繰り返し単位が13のポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−841)を単官能化せず、そのまま2官能物として使用した。実施例1に示した10gアルカリリグニン1N水酸化ナトリウム溶液に、上記の2官能のグリシジル化合物を10g加えた。溶液を70℃に加熱し、3時間攪拌して反応させた。反応を、酢酸を加えてpHを4にすることで終了させた。分子量1000以下を排除する限外濾過膜を装着した限外濾過装置を使用して、溶液の濾過を行った。濾過後、残渣を集めて凍結乾燥し、約15gのリグニン誘導体を得た。
Example 4
As the glycidyl ether compound used in Example 1, polyethylene glycol diglycidyl ether having a repeating unit of ethylene oxide of 13 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, Denacol EX-841) is not monofunctionalized, but is used as a bifunctional compound as it is. used. To the 10 g alkaline lignin 1N sodium hydroxide solution shown in Example 1, 10 g of the above bifunctional glycidyl compound was added. The solution was heated to 70 ° C. and stirred for 3 hours to react. The reaction was terminated by adding acetic acid to bring the pH to 4. The solution was filtered using an ultrafiltration apparatus equipped with an ultrafiltration membrane that excludes a molecular weight of 1000 or less. After filtration, the residue was collected and lyophilized to obtain about 15 g of lignin derivative.

実施例5
(グリコール系化合物での誘導体化)
平均分子量400のポリエチレングリコール50gに、濃硫酸を0.25g添加し、常温常圧下で、よく攪拌したものをグリコール系試薬とした。アルカリリグニン10gに対し、50gの上記のグリコール系試薬を添加し、常圧下で攪拌しながら、140℃に加熱した。90分間の加熱反応後、反応層を水で冷却した。冷却後、内容物をスポイトで吸い出し、スターラーで激しく攪拌した1リットルの蒸留水に滴下した。ポアサイズ16〜40μmのガラスフィルターで前記の蒸留水を濾過して、水不溶部を除いた。得られた水溶液は、分子量1000以下を排除する限外濾過装置を用いて濾過を行った。濾過後、残渣を集めて凍結乾燥し、約5gのリグニン誘導体を得た。
Example 5
(Derivatization with glycol compounds)
A glycol reagent was prepared by adding 0.25 g of concentrated sulfuric acid to 50 g of polyethylene glycol having an average molecular weight of 400 and stirring well at room temperature and normal pressure. 50 g of the above glycol-based reagent was added to 10 g of alkaline lignin, and the mixture was heated to 140 ° C. while stirring under normal pressure. After heating for 90 minutes, the reaction layer was cooled with water. After cooling, the contents were sucked out with a dropper and dropped into 1 liter of distilled water stirred vigorously with a stirrer. The distilled water was filtered through a glass filter having a pore size of 16 to 40 μm to remove the water-insoluble part. The obtained aqueous solution was filtered using an ultrafiltration apparatus that excludes a molecular weight of 1000 or less. After filtration, the residue was collected and lyophilized to obtain about 5 g of lignin derivative.

得られたリグニン誘導体をコンクリート用混和剤として用いて、以下の性能評価を行った。   The following performance evaluation was performed using the obtained lignin derivative as an admixture for concrete.

試験例1:
流動試験による減水効果の確認
コンクリート用混和剤の性能試験で、セメントのフロー試験をJIS法(セメントの物理試験方法JIS-R5201)に準じて行った。混和剤の比較として、市販のリグニンスルホン酸系混和剤(ポゾリスNo8:BASFポゾリス株式会社)及び市販リグニンスルホン酸塩(サンエキス:日本製紙ケミカル株式会社)を用いた。本発明の混和剤、市販混和剤、市販リグニンスルホン酸をそれぞれ水に溶解し、20%溶液を調製した。セメントは住友大阪セメント(密度:3.15kg/cm3)を使用した。以下の試験は20℃に調節された試験室で行い、使用したセメントや水も20℃に調整した。
Test Example 1:
Confirmation of water reduction effect by flow test In the performance test of the admixture for concrete, a cement flow test was conducted according to the JIS method (cement physical test method JIS-R5201). As a comparison of the admixture, a commercially available lignin sulfonic acid-based admixture (Pozoris No8: BASF Pozzolith Co., Ltd.) and a commercially available lignin sulfonate (Sun Extract: Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) were used. The admixture of the present invention, the commercial admixture, and the commercial lignin sulfonic acid were each dissolved in water to prepare a 20% solution. The cement used was Sumitomo Osaka Cement (density: 3.15 kg / cm3). The following tests were conducted in a test room adjusted to 20 ° C., and the cement and water used were also adjusted to 20 ° C.

セメント(976g)、水(341g)、セメントに対して混和剤が0.1〜1%になるように秤量した混和剤水溶液を加え、JIS法に従って機械練りを行った(低速(120秒)→(かき落とし20秒)→低速(120秒)→(かき落とし20秒))。練り混ぜたセメントペーストを、速やかにフロー試験に供した。   Cement (976 g), water (341 g), and an admixture aqueous solution weighed so that the admixture was 0.1 to 1% with respect to cement were added, and mechanical kneading was performed according to the JIS method (low speed (120 seconds) → (Scraping 20 seconds) → low speed (120 seconds) → (scraping 20 seconds)). The kneaded cement paste was immediately subjected to a flow test.

フロー試験では相対面積フロー値を求めて混和剤の性能を調べた。ガラス板を水平に置き、フローコーンを中央に設置した。ペーストは2回詰めした。各層は突き棒の先端の1/2がその層に入るように15回突いた。2層目は不足分を補い表面をならす。フローコーンを鉛直に取り去り、垂直方向に2箇所直径を計測してその平均値を求めた。流動試験は同一条件について2回行い、その平均を求めた。   In the flow test, the relative area flow value was determined to examine the performance of the admixture. The glass plate was placed horizontally and the flow cone was placed in the center. The paste was packed twice. Each layer pierced 15 times so that one-half of the tip of the wand entered the layer. The second layer compensates for the deficiency and smoothes the surface. The flow cone was removed vertically, and the diameter was measured at two locations in the vertical direction to obtain the average value. The flow test was performed twice under the same conditions, and the average was obtained.

図1に混和剤の添加量に対するセメントの流動試験の結果を示した。実施例1で調製したリグニン誘導体からなる混和剤は、比較として用いた2種の混和剤より優れた流動性を示した。通常用いられるこの種の混和剤の濃度が約0.25%の添加であることを考慮すると、本発明の混和剤は市販品より約2〜3倍の効力を持つことが示された。なお、市販品のリグニンスルホン酸系混和剤は、活性成分のリグニンスルホン酸塩に加え種々の混和剤を含んでいることを考慮すると、本発明のリグニン誘導体単独で上記性能を示すことは、驚くべきことである。   FIG. 1 shows the results of a cement flow test with respect to the amount of admixture added. The admixture composed of the lignin derivative prepared in Example 1 showed fluidity superior to the two admixtures used as comparisons. Considering that a commonly used concentration of this type of admixture is about 0.25% addition, the admixture of the present invention has been shown to be about 2-3 times more potent than commercial products. In view of the fact that the commercially available lignin sulfonic acid-based admixture contains various admixtures in addition to the lignin sulfonate of the active ingredient, it is surprising that the lignin derivative of the present invention alone exhibits the above performance. It is to be done.

実施例2及び3で調製したリグニン誘導体からなる混和剤もまた、市販品を凌駕する性能を示した。実施例4で調製したリグニン誘導体からなる混和剤は、市販品と同等の性能を示した。実施例5で調製したリグニン誘導体からなる混和剤は、市販品と同等の性能を示した。   The admixture composed of the lignin derivative prepared in Examples 2 and 3 also showed performance exceeding the commercially available product. The admixture composed of the lignin derivative prepared in Example 4 showed the same performance as the commercial product. The admixture composed of the lignin derivative prepared in Example 5 showed the same performance as the commercial product.

本発明のリグニン誘導体は、コンクリート用混和剤として市販品のコンクリート用混和剤よりも優れた性能を示す。また、本発明のリグニン誘導体を製造する際の原料リグニンの種類が限定されない。紙パルプ化技術やバイオエタノール製造で副産されたような多種多様なリグニンを用いることができるので、バイオマス総合利用に寄与することができる。さらに、本発明によれば、任意の親水性化合物を原料物質として使用することにより、使用するセメントの材料や施工目的に応じた性能を有するコンクリート用混和剤を容易に得ることができる。   The lignin derivative of the present invention exhibits superior performance as a concrete admixture over commercially available concrete admixtures. Moreover, the kind of raw material lignin at the time of manufacturing the lignin derivative of this invention is not limited. Since a wide variety of lignins produced as a by-product in paper pulping technology and bioethanol production can be used, it can contribute to the overall utilization of biomass. Furthermore, according to the present invention, by using any hydrophilic compound as a raw material, it is possible to easily obtain a concrete admixture having performance according to the cement material to be used and the construction purpose.

Claims (8)

リグニンと親水性化合物との反応により生成されるリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤。   A concrete admixture mainly composed of a lignin derivative produced by a reaction between lignin and a hydrophilic compound. 親水性化合物が、下記式(I):
−Cm2m−(Cn2nO)p−Cq2q−R (I)
[式中、R及びRは、独立して、水素原子、OH基、メチル基、グリシジル基又はグリシジルエーテル基であり、mは0〜20であり、nは2〜4であり、pは1〜30であり、qは0〜20であり、アルキレン単位の炭素原子は各々、アルキル基、−OH基、−NH基、グリシジル基又はグリシジルエーテル基から独立して選択される1又は2個の置換基を有していてもよい]
で表される化合物であり、この際混合アルコキシド単位が生じることがあるが、その場合アルコキシド単位の順序は任意である、
請求項1に記載のコンクリート用混和剤。
The hydrophilic compound is represented by the following formula (I):
R 1 -C m H 2m - ( C n H 2n O) p -C q H 2q -R 2 (I)
[Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, OH group, methyl group, glycidyl group or glycidyl ether group, m is 0 to 20, n is 2 to 4, p Is 1-30, q is 0-20, and each carbon atom of the alkylene unit is independently selected from an alkyl group, —OH group, —NH 2 group, glycidyl group, or glycidyl ether group 1 or May have two substituents]
In this case, mixed alkoxide units may be formed, in which case the order of the alkoxide units is arbitrary.
The concrete admixture according to claim 1.
親水性化合物が、グリシジルエーテル系化合物又はグリコール系化合物である、請求項2に記載のコンクリート用混和剤。   The admixture for concrete according to claim 2, wherein the hydrophilic compound is a glycidyl ether compound or a glycol compound. 親水性化合物が、ポリ(エチレングリコール)モノエチル−グリシジルエーテルである、請求項1に記載のコンクリート用混和剤。   The admixture for concrete according to claim 1, wherein the hydrophilic compound is poly (ethylene glycol) monoethyl-glycidyl ether. リグニンが、クラフトリグニン、酢酸リグニン、オルガノソルブリグニン、爆砕リグニン、硫酸リグニン、アルカリリグニンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のコンクリート用混和剤。   The admixture for concrete according to any one of claims 1 to 4, wherein the lignin is kraft lignin, acetate lignin, organosolv lignin, explosive lignin, sulfate lignin, or alkali lignin. リグニンとグリシジルエーテル系化合物とをアルカリ条件下で反応させることを特徴とするリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤の製造方法。   A method for producing an admixture for concrete comprising a lignin derivative as a main component, wherein lignin and a glycidyl ether compound are reacted under an alkaline condition. リグニンとグリコール系化合物とを酸性条件下で反応させることを特徴とするリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤の製造方法。   A method for producing an admixture for concrete comprising a lignin derivative as a main component, wherein lignin and a glycol compound are reacted under acidic conditions. リグニンと親水性化合物との反応により生成されるリグニン誘導体を主成分とするセメント減水剤。   A cement water reducing agent mainly composed of a lignin derivative produced by a reaction between lignin and a hydrophilic compound.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014184579A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Yokohama Rubber Co Ltd:The Rubber composition for vulcanization bladder and vulcanization bladder for tire using the same
WO2014196618A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 株式会社日本触媒 Cement additive
CN104356316A (en) * 2014-11-22 2015-02-18 萧县鑫固混凝土外加剂有限公司 Polycarboxylic acid water reducer prepared from running water and preparation method of polycarboxylic acid water reducer
EP2918627A1 (en) * 2014-03-13 2015-09-16 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Lignin compound
JP2016108183A (en) * 2014-12-05 2016-06-20 株式会社日本触媒 Cement admixture
CN106145757A (en) * 2016-08-08 2016-11-23 安徽炎胜新材料科技有限公司 A kind of concrete high-efficiency composite water-reducing agent and preparation method thereof
WO2016207711A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 日本化薬株式会社 Modified lignin, epoxy resin, and method for producing same
JP2017008234A (en) * 2015-06-24 2017-01-12 日本化薬株式会社 Modified lignin, epoxy resin, and method for producing the same
CN113213866A (en) * 2021-03-25 2021-08-06 中建材创新科技研究院有限公司 Gypsum self-leveling material
CN116655277A (en) * 2023-05-29 2023-08-29 金华市瑞城商品混凝土有限公司 High-performance concrete containing sulfonic acid cellulose water reducer and preparation process thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6011023468; 本間春海ほか: '各種単離リグニンから調製した両親媒性誘導体の性状' 第44回高分子学会北海道支部研究発表会 講演要旨集 p.10(O3), 201001 *
JPN6011023469; 本間春海ほか: '高界面活性リグニン誘導体の調製とその分散性能の評価' 日本木材学会北海道支部講演集第41号 p.17-20(A-6), 2009 *
JPN6013062682; 本間春海: '高分子界面活性剤としての両親媒性リグニンの調整及びその機能評価' 北海道大学2007年度卒業論文 , 20080502 *
JPN6014023294; コンクリート技術の要点'98 第1版第1刷, 19980910, 図1.3-2, 社団法人 日本コンクリート工学協会 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014184579A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Yokohama Rubber Co Ltd:The Rubber composition for vulcanization bladder and vulcanization bladder for tire using the same
WO2014196618A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 株式会社日本触媒 Cement additive
JP2014237567A (en) * 2013-06-07 2014-12-18 株式会社日本触媒 Cement additive
EP2918627A1 (en) * 2014-03-13 2015-09-16 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Lignin compound
CN104356316A (en) * 2014-11-22 2015-02-18 萧县鑫固混凝土外加剂有限公司 Polycarboxylic acid water reducer prepared from running water and preparation method of polycarboxylic acid water reducer
JP2016108183A (en) * 2014-12-05 2016-06-20 株式会社日本触媒 Cement admixture
WO2016207711A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 日本化薬株式会社 Modified lignin, epoxy resin, and method for producing same
JP2017008234A (en) * 2015-06-24 2017-01-12 日本化薬株式会社 Modified lignin, epoxy resin, and method for producing the same
CN106145757A (en) * 2016-08-08 2016-11-23 安徽炎胜新材料科技有限公司 A kind of concrete high-efficiency composite water-reducing agent and preparation method thereof
CN113213866A (en) * 2021-03-25 2021-08-06 中建材创新科技研究院有限公司 Gypsum self-leveling material
CN116655277A (en) * 2023-05-29 2023-08-29 金华市瑞城商品混凝土有限公司 High-performance concrete containing sulfonic acid cellulose water reducer and preparation process thereof
CN116655277B (en) * 2023-05-29 2023-12-12 金华市瑞城商品混凝土有限公司 High-performance concrete containing sulfonic acid cellulose water reducer and preparation process thereof

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