Com preparar superplastificant policarboxílic?

A partir del mecanisme d'acció dels superplastificants, l'equilibri hidròfil-lipòfil (HLB) de les molècules es pot ajustar regulant la relació entre àcid i èster. Des de la perspectiva del disseny molecular, es poden sintetitzar nous superplastificants de policarboxilat. El disseny de l'estructura molecular dels superplastificants d'alt rendiment tendeix a introduir grups funcionals altament polars com ara grups carboxil, grups d'àcid sulfònic i grups d'òxid de polietilè a la cadena principal o cadenes laterals de les molècules, donant a la molècula una estructura semblant a una pinta. La relació de polaritat entre grups polars i no polars s'ajusta per optimitzar les propietats de dispersió, amb el contingut del grup no polar generalment no superior al 30%. En ajustar el pes molecular del polímer, es millora la capacitat de reducció d'aigua i l'estabilitat del material. L'ajust del pes molecular de la cadena lateral augmenta l'obstacle estèric i millora la dispersibilitat i el rendiment de retenció. Segons la literatura, els monòmers utilitzats per sintetitzar superplastificants de policarboxilats inclouen principalment quatre tipus:

1. Àcids insaturats: anhídrid maleic, àcid maleic, àcid acrílic, àcid metacrílic;
2. Substàncies olefíniques de policadenes: poliolefines i els seus derivats que contenen diferents grups funcionals;
3. sulfonats o èsters de poliestirè;
4. Sals, èsters o amides de (met)acrilat.

Els mètodes de síntesi comuns inclouen:

1. En primer lloc, sintetitzar els monòmers necessaris, com els monòmers polimèrics reactius. Per exemple, els alquilfenols o l'alcohol laurílic poden reaccionar amb l'alcohol al·lílic per preparar carboxilats d'alilfenol o polietilenglicol èter, o utilitzar òxid d'etilè, polietilenglicol, etc., per sintetitzar substàncies olefines de policadena: poliolefines, èters, alcohols, sulfonats o poliestirensulfonats. . En el segon pas, introduïu grups funcionals carregats negativament com ara grups carboxil, grups d'àcid sulfònic i cadenes laterals de polímers amb bona afinitat amb l'aigua en un sistema d'oli o dissolvent aquós. S'obté el producte final amb les propietats desitjades. Els superplastificants de policarboxilat reals poden ser copolímers binaris, ternaris o quaternaris.
2. Matèries primeres: àcid acrílic, àcid metacrílic, anhídrid maleic, àcid itacònic, acrilat d'hidroxietil, metacrilat d'hidroxietil, vinilsulfonat de sodi, 2-propenil sulfonat de sodi, 2-acrilamido-2-metilpropà sulfonat (AMPS) , èters de monohidroxi polietilenglicol (PEG 600, PEG 1000, PEG 1500), persulfat de sodi, persulfat d'amoni, peròxid d'hidrogen, etc. Tots aquests materials són productes químics comercials de grau industrial. Mètode de síntesi: segons els requisits de disseny molecular, barregeu diversos monòmers en la proporció desitjada, afegiu-los pas a pas al recipient de reacció juntament amb reguladors de pes molecular i dissolvents, substituïu l'aire del recipient de reacció amb gas nitrogen i escalfeu-los a 75-90 graus. sota protecció de nitrogen. Simultàniament, afegiu una solució que contingui un iniciador i altres monòmers copolímers i polimeritzeu durant 6-8 hores sota agitació. Un cop finalitzada la polimerització, s'obté una solució de copolímer viscós. Ajusteu el pH a neutre amb una solució alcalina diluïda i ajusteu el contingut sòlid a un 30%.
3. L'estructura molecular dels superplastificants de policarboxilat és semblant a una pinta, amb grups actius hidròfils a les cadenes laterals i cadenes llargues amb un gran nombre d'aquests grups. A partir d'aquest principi, es seleccionen tres monòmers diferents: l'anhídrid maleic com a àcid insaturat, el sulfonat de vinil com a substància hidrocarbonada de cadena i l'acrilat de metil com a monòmer no iònic. Aquests materials es purifiquen i l'iniciador utilitzat és K2SO4. La copolimerització es realitza en un matràs de quatre colls equipat amb un termòmetre, embut de goteig i condensador de reflux. S'afegeix aigua destil·lada i la mescla de reacció s'escalfa sota agitació. Els monòmers s'afegeixen gradualment a l'embut de goteig en condicions de reflux durant 4 hores. S'obté el producte i se'n mesura la fluïdesa.
4. Matèries primeres: anhídrid maleic, monòmers d'amida, persulfat d'amoni, peròxid d'hidrogen al 30%, hidròxid de sodi i reactius de puresa de grau químic. Mètode de síntesi: La síntesi es realitza mitjançant una reacció de copolimerització de radicals lliures utilitzant un sistema iniciador compost de persulfat d'amoni i peròxid d'hidrogen al 30%. La polimerització aquosa es realitza a 102-110 graus durant unes 8 hores, donant una solució transparent de color groc clar com a producte.