Kako pripraviti polikarboksilni superplastifikator?

Na podlagi mehanizma delovanja superplastifikatorjev je mogoče hidrofilno-lipofilno ravnovesje (HLB) molekul prilagoditi z uravnavanjem razmerja med kislino in estrom. Z vidika molekularne zasnove je mogoče sintetizirati nove polikarboksilatne superplastifikatorje. Zasnova molekularne strukture visoko zmogljivih superplastifikatorjev se nagiba k uvedbi visoko polarnih funkcionalnih skupin, kot so karboksilne skupine, skupine sulfonske kisline in skupine polietilen oksida, v glavno verigo ali stranske verige molekul, kar daje molekuli strukturo, podobno glavniku. Razmerje polarnosti med polarnimi in nepolarnimi skupinami je prilagojeno za optimizacijo disperzijskih lastnosti, pri čemer vsebnost nepolarnih skupin na splošno ne presega 30 %. S prilagoditvijo molekulske mase polimera se povečata sposobnost zmanjševanja vode in stabilnost materiala. Prilagoditev molekulske mase stranske verige poveča sterično oviro in izboljša disperzibilnost in zmogljivost zadrževanja. Po literaturi so monomeri, ki se uporabljajo za sintezo polikarboksilatnih superplastifikatorjev, v glavnem štiri vrste:

1. Nenasičene kisline – anhidrid maleinske kisline, maleinska kislina, akrilna kislina, metakrilna kislina;
2. Večverižne olefinske snovi – poliolefini in njihovi derivati, ki vsebujejo različne funkcionalne skupine;
3. Polistiren sulfonati ali estri;
4. (Met)akrilatne soli, estri ali amidi.

Običajne metode sinteze vključujejo:

1. Najprej sintetizirajte zahtevane monomere, kot so reaktivni polimerni monomeri. Na primer, alkilfenoli ali lavril alkohol lahko reagirajo z alil alkoholom, da pripravijo alilfenol ali polietilen glikol eter karboksilate, ali uporabijo etilen oksid, polietilen glikol itd., da sintetizirajo večverižne olefinske snovi – poliolefine, etre, alkohole, sulfonate ali polistiren sulfonatne estre. . V drugem koraku uvedite negativno nabite funkcionalne skupine, kot so karboksilne skupine, skupine sulfonske kisline in polimerne stranske verige z dobro afiniteto do vode, v oljni ali vodni sistem topil. Dobimo končni izdelek z želenimi lastnostmi. Dejanski polikarboksilatni superplastifikatorji so lahko binarni, ternarni ali kvartarni kopolimeri.
2. Surovine: akrilna kislina, metakrilna kislina, anhidrid maleinske kisline, itakonska kislina, hidroksietil akrilat, hidroksietil metakrilat, natrijev vinil sulfonat, natrijev 2-propenil sulfonat, 2-akrilamido-2-metilpropan sulfonat (AMPS) , monohidroksi polietilen glikol etri (PEG 600, PEG 1000, PEG 1500), natrijev persulfat, amonijev persulfat, vodikov peroksid itd. Vsi ti materiali so komercialno dostopne kemikalije industrijske kakovosti. Metoda sinteze: V skladu z zahtevami molekularne zasnove zmešajte različne monomere v želenem razmerju, jih postopno dodajte v reakcijsko posodo skupaj z regulatorji molekulske mase in topili, zamenjajte zrak v reakcijski posodi z dušikovim plinom in segrejte na 75–90 stopinj pod zaščito dušika. Hkrati dodajte raztopino, ki vsebuje iniciator in druge kopolimerne monomere, ter polimerizirajte 6-8 ur ob mešanju. Po končani polimerizaciji dobimo viskozno raztopino kopolimera. Naravnajte pH na nevtralen z razredčeno raztopino alkalije in nastavite vsebnost trdnih snovi na približno 30 %.
3. Molekularna struktura polikarboksilatnih superplastifikatorjev je česasta, s hidrofilnimi aktivnimi skupinami na stranskih verigah in dolgimi verigami z velikim številom takih skupin. Na podlagi tega principa so izbrani trije različni monomeri: anhidrid maleinske kisline kot nenasičena kislina, vinil sulfonat kot verižna ogljikovodikova snov in metil akrilat kot neionski monomer. Ti materiali so prečiščeni, uporabljeni iniciator pa je K2SO4. Kopolimerizacija poteka v bučki s štirimi grli, opremljeni s termometrom, kapalnim lijem in povratnim kondenzatorjem. Dodamo destilirano vodo in reakcijsko zmes segrevamo ob mešanju. Monomere postopno dodajamo v kapalni lij pod pogoji refluksa 4 ure. Dobimo produkt in izmerimo njegovo pretočnost.
4. Surovine: anhidrid maleinske kisline, amidni monomeri, amonijev persulfat, 30 % vodikov peroksid, natrijev hidroksid in reagenti kemične čistosti. Metoda sinteze: Sintezo izvedemo z reakcijo kopolimerizacije prostih radikalov z uporabo sestavljenega iniciatorskega sistema amonijevega persulfata in 30 % vodikovega peroksida. Vodna polimerizacija se izvaja pri 102–110 stopinjah približno 8 ur, kar daje svetlo rumeno prozorno raztopino kot produkt.