Comment préparer un superplastifiant polycarboxylique ?

Basé sur le mécanisme d'action des superplastifiants, l'équilibre hydrophile-lipophile (HLB) des molécules peut être ajusté en régulant le rapport acide/ester. Du point de vue de la conception moléculaire, de nouveaux superplastifiants polycarboxylates peuvent être synthétisés. La conception de la structure moléculaire des superplastifiants haute performance a tendance à introduire des groupes fonctionnels hautement polaires tels que des groupes carboxyle, des groupes acide sulfonique et des groupes oxyde de polyéthylène dans la chaîne principale ou les chaînes latérales des molécules, donnant à la molécule une structure en forme de peigne. Le rapport de polarité entre les groupes polaires et non polaires est ajusté pour optimiser les propriétés de dispersion, la teneur en groupes non polaires ne dépassant généralement pas 30 %. En ajustant le poids moléculaire du polymère, la capacité de réduction d'eau et la stabilité du matériau sont améliorées. L'ajustement du poids moléculaire de la chaîne latérale augmente l'encombrement stérique et améliore les performances de dispersibilité et de rétention. Selon la littérature, les monomères utilisés pour synthétiser les superplastifiants polycarboxylates comprennent principalement quatre types :

1. Acides insaturés – anhydride maléique, acide maléique, acide acrylique, acide méthacrylique ;
2. Substances oléfiniques polychaînes – polyoléfines et leurs dérivés contenant différents groupes fonctionnels ;
3. Sulfonates ou esters de polystyrène ;
4. Sels, esters ou amides de (méth)acrylate.

Les méthodes de synthèse courantes comprennent :

1. Tout d’abord, synthétisez les monomères requis, tels que les monomères polymères réactifs. Par exemple, les alkylphénols ou l'alcool laurique peuvent réagir avec l'alcool allylique pour préparer des carboxylates d'allylphénol ou d'éther de polyéthylèneglycol, ou utiliser de l'oxyde d'éthylène, du polyéthylèneglycol, etc., pour synthétiser des substances oléfiniques polychaînes - polyoléfines, éthers, alcools, sulfonates ou esters de polystyrène sulfonate. . Dans la deuxième étape, introduisez des groupes fonctionnels chargés négativement tels que des groupes carboxyle, des groupes acide sulfonique et des chaînes latérales polymères ayant une bonne affinité avec l'eau dans un système d'huile ou de solvant aqueux. Le produit final présentant les propriétés souhaitées est obtenu. Les superplastifiants polycarboxylates réels peuvent être des copolymères binaires, ternaires ou quaternaires.
2. Matières premières : acide acrylique, acide méthacrylique, anhydride maléique, acide itaconique, acrylate d'hydroxyéthyle, méthacrylate d'hydroxyéthyle, sulfonate de vinyle de sodium, 2-sulfonate de propényle de sodium, 2-acrylamido-2-sulfonate de méthylpropane (AMPS) , éthers de polyéthylèneglycol monohydroxylés (PEG 600, PEG 1000, PEG 1500), persulfate de sodium, persulfate d'ammonium, peroxyde d'hydrogène, etc. Ces matériaux sont tous des produits chimiques de qualité industrielle disponibles dans le commerce. Méthode de synthèse : selon les exigences de conception moléculaire, mélangez divers monomères dans le rapport souhaité, ajoutez-les progressivement au récipient de réaction avec des régulateurs de poids moléculaire et des solvants, remplacez l'air dans le récipient de réaction par de l'azote gazeux et chauffez à 75–90 degrés. sous protection azote. Simultanément, ajoutez une solution contenant un initiateur et d'autres monomères copolymères et polymérisez pendant 6-8 heures sous agitation. Une fois la polymérisation terminée, une solution visqueuse de copolymère est obtenue. Ajustez le pH à neutre avec une solution alcaline diluée et ajustez la teneur en solides à environ 30 %.
3. La structure moléculaire des superplastifiants polycarboxylates est en forme de peigne, avec des groupes actifs hydrophiles sur les chaînes latérales et des chaînes longues avec un grand nombre de ces groupes. Sur la base de ce principe, trois monomères différents sont sélectionnés : l'anhydride maléique comme acide insaturé, le sulfonate de vinyle comme substance hydrocarbonée à chaîne et l'acrylate de méthyle comme monomère non ionique. Ces matériaux sont purifiés et l'initiateur utilisé est le K2SO4. La copolymérisation est réalisée dans un ballon quadricol équipé d'un thermomètre, d'une ampoule à brome et d'un réfrigérant à reflux. De l'eau distillée est ajoutée et le mélange réactionnel est chauffé sous agitation. Les monomères sont ajoutés progressivement dans l'ampoule à brome à reflux pendant 4 heures. Le produit est obtenu et sa coulabilité est mesurée.
4. Matières premières : anhydride maléique, monomères d'amide, persulfate d'ammonium, peroxyde d'hydrogène à 30 %, hydroxyde de sodium et réactifs de pureté de qualité chimique. Méthode de synthèse : La synthèse est réalisée via une réaction de copolymérisation radicalaire en utilisant un système initiateur composite de persulfate d'ammonium et de peroxyde d'hydrogène à 30 %. La polymérisation aqueuse est réalisée à 102-110 degrés pendant environ 8 heures, donnant une solution transparente jaune clair comme produit.