Cum se prepară superplastifiant policarboxilic?

Pe baza mecanismului de acțiune al superplastifianților, echilibrul hidrofil-lipofil (HLB) al moleculelor poate fi ajustat prin reglarea raportului dintre acid și ester. Din perspectiva designului molecular, pot fi sintetizați noi superplastifianți policarboxilați. Designul structurii moleculare a superplastifianților de înaltă performanță tinde să introducă grupări funcționale extrem de polare, cum ar fi grupări carboxil, grupări de acid sulfonic și grupări de oxid de polietilenă în lanțul principal sau lanțurile laterale ale moleculelor, dând moleculei o structură asemănătoare pieptenelor. Raportul de polaritate dintre grupurile polare și nepolare este ajustat pentru a optimiza proprietățile de dispersie, conținutul grupurilor nepolare, în general, nu depășește 30%. Prin ajustarea greutății moleculare a polimerului, capacitatea de reducere a apei și stabilitatea materialului sunt îmbunătățite. Ajustarea greutății moleculare a lanțului lateral crește obstacolul steric și îmbunătățește dispersibilitatea și performanța de retenție. Conform literaturii de specialitate, monomerii utilizați pentru sinteza superplastifianților policarboxilați includ în principal patru tipuri:

1. Acizi nesaturați – anhidridă maleică, acid maleic, acid acrilic, acid metacrilic;
2. Substanțe olefine policatenice – poliolefine și derivații acestora care conțin diferite grupe funcționale;
3. sulfonați sau esteri de polistiren;
4. Săruri, esteri sau amide (met)acrilat.

Metodele comune de sinteză includ:

1. În primul rând, sintetizează monomerii necesari, cum ar fi monomerii polimerici reactivi. De exemplu, alchilfenolii sau alcoolul laurilic pot reacționa cu alcoolul alilic pentru a prepara alilfenol sau polietilen glicol eter carboxilați sau pot utiliza oxid de etilenă, polietilen glicol etc., pentru a sintetiza substanțe olefine cu policatenă - poliolefine, eteri, alcooli, sulfonați sau polisesteren sulfonați . În a doua etapă, introduceți grupări funcționale încărcate negativ, cum ar fi grupări carboxil, grupări de acid sulfonic și catenele laterale polimerice cu afinitate bună pentru apă într-un sistem de ulei sau solvent apos. Se obține produsul final cu proprietățile dorite. Superplastifianții policarboxilați actuali pot fi copolimeri binari, ternari sau cuaternari.
2. Materii prime: acid acrilic, acid metacrilic, anhidridă maleică, acid itaconic, acrilat de hidroxietil, metacrilat de hidroxietil, vinil sulfonat de sodiu, 2-propenil sulfonat de sodiu, 2-acrilamido-2-metilpropan sulfonat (AMPS) , monohidroxi polietilen glicol eteri (PEG 600, PEG 1000, PEG 1500), persulfat de sodiu, persulfat de amoniu, peroxid de hidrogen etc. Aceste materiale sunt toate substanțe chimice de calitate industrială disponibile comercial. Metoda de sinteză: în conformitate cu cerințele de proiectare moleculară, amestecați diferiți monomeri în raportul dorit, adăugați-i treptat în vasul de reacție împreună cu regulatori de greutate moleculară și solvenți, înlocuiți aerul din vasul de reacție cu azot gazos și încălziți la 75-90 de grade. sub protectie cu azot. Simultan, se adaugă o soluție care conține un inițiator și alți monomeri copolimeri și se polimerizează timp de 6-8 ore sub agitare. După ce polimerizarea este completă, se obține o soluție de copolimer vâscos. Se ajustează pH-ul la neutru cu soluție alcalină diluată și se ajustează conținutul de solid la aproximativ 30%.
3. Structura moleculară a superplastifianților policarboxilați este asemănătoare unui pieptene, cu grupări active hidrofile pe catenele laterale și catene lungi cu un număr mare de astfel de grupări. Pe baza acestui principiu, sunt selectați trei monomeri diferiți: anhidrida maleică ca acid nesaturat, sulfonat de vinil ca substanță hidrocarbură în lanț și acrilat de metil ca monomer neionic. Aceste materiale sunt purificate, iar inițiatorul folosit este K2SO4. Copolimerizarea se realizează într-un balon cu patru gâturi echipat cu un termometru, pâlnie de picurare și condensator de reflux. Se adaugă apă distilată, iar amestecul de reacţie este încălzit sub agitare. Monomerii sunt adăugaţi treptat în pâlnia de picurare în condiţii de reflux timp de 4 ore. Se obține produsul și se măsoară curgerea acestuia.
4. Materii prime: anhidridă maleică, monomeri amidici, persulfat de amoniu, peroxid de hidrogen 30%, hidroxid de sodiu și reactivi de puritate de calitate chimică. Metoda de sinteză: Sinteza se realizează printr-o reacție de copolimerizare cu radicali liberi folosind un sistem inițiator compozit de persulfat de amoniu și peroxid de hidrogen 30%. Polimerizarea apoasă este condusă la 102-110 grade timp de aproximativ 8 ore, obținând o soluție transparentă galben deschis ca produs.