Trois formulations technologiques de liqueur mère de superplastifiant polycarboxylique

Trois méthodes de synthèse de superplastifiants polycarboxylates

1. Méthode de fonctionnalisation post-polymérisationCette méthode consiste principalement à modifier des polymères existants. Généralement, les polycarboxylates de poids moléculaire connu sont greffés avec des polyéthers par estérification sous l'action d'un catalyseur à haute température, formant des copolymères greffés. Cependant, cette méthode est limitée par la variété et les spécifications des produits polycarboxylates disponibles, ce qui rend difficile l’ajustement de la composition et du poids moléculaire. De plus, lors de la préparation, la compatibilité entre les polycarboxylates et les polyéthers est mauvaise, rendant les opérations d'estérification difficiles. Au fur et à mesure que l'estérification progresse, de l'eau est continuellement libérée, ce qui peut conduire à une séparation de phases.

Processus de synthèse typique: Utilisation de l'alcoxyamine H2N(BO)–R comme réactif à greffer avec des polycarboxylates (où BO représente un groupe oxyde d'alkylène,nest un nombre entier et R est un groupe alkyle en C1-C4), la solubilité des polycarboxylates dans l'alcoxyamine garantit une formation complète d'imides. Au cours de la réaction, la quantité de réactif amine est généralement de 10 % à 20 % du nombre molaire de groupes –COOH. Tout d'abord, le mélange réactionnel est chauffé au-dessus de 150 degrés et mis à réagir pendant 1,5 à 3 heures. Ensuite, la température est réduite entre 100 et 130 degrés et un catalyseur est ajouté pour réagir pendant encore 1,5 à 3 heures pour obtenir le produit souhaité.

2. Polymérisation in situ et méthode de greffageCette méthode pallie les inconvénients de la méthode de fonctionnalisation post-polymérisation en utilisant des polyéthers comme milieu réactionnel pour les monomères insaturés à base d'acide carboxylique. Le procédé intègre la polymérisation et l'estérification, évitant ainsi les problèmes de compatibilité entre les polycarboxylates et les polyéthers.

Processus de synthèse typique: Un mélange de monomère d'acide acrylique, d'agent de transfert de chaîne et d'initiateur est progressivement ajouté à une solution aqueuse de méthoxy polyéthylène glycol d'un poids moléculaire relatif de 2000. La réaction se produit à 60 degrés pendant 45 minutes. La température est ensuite portée à 120 degrés et, sous protection azotée, l'eau est continuellement éliminée (environ 50 minutes). Un catalyseur est ajouté et la température est augmentée à 165 degrés pendant 1 heure, conduisant à un greffage supplémentaire et à l'obtention du produit final.

Bien que cette méthode permette de contrôler le poids moléculaire du polymère, la chaîne principale ne peut généralement être constituée que de monomères contenant des groupes –COOH. Sinon, la greffe devient difficile. De plus, la réaction de greffage est une réaction d’équilibre réversible et le système initial contient une grande quantité d’eau, ce qui rend le degré de greffage faible et difficile à contrôler. Cette méthode est simple en termes de processus et présente de faibles coûts de production, mais pose des défis en matière de conception moléculaire.

3. Copolymérisation directe de monomères polymérisablesCette méthode de synthèse implique généralement la préparation de macromonomères à activité polymérisable, tels que le méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol. Un rapport spécifique de monomères est ensuite mélangé et soumis à une polymérisation en solution pour obtenir le produit final. La clé de ce processus de synthèse réside dans la préparation du macromonomère actif, qui nécessite des étapes de séparation et de purification relativement complexes, entraînant des coûts plus élevés.

Processus de synthèse typique: Dans un récipient de réaction en verre équipé d'un thermomètre, d'un agitateur, d'une ampoule à brome, d'une entrée d'azote et d'un condenseur à reflux, 500 parties en poids d'eau sont ajoutées. La solution est désoxygénée par agitation sous atmosphère d'azote puis chauffée à 80 degrés. Sur 4 heures, une solution monomère composée de 250 parties de méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol à chaîne courte (numéro d'addition EO=4), 50 parties de méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol à chaîne longue (numéro d'addition EO=23) , 200 parties d'acide méthacrylique, 150 parties d'eau et 13,5 parties d'agent de transfert de chaîne (3-acide mercaptopropionique) sont ajoutées progressivement. Simultanément, 40 parties d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium à 10 % sont ajoutées. Une fois l'addition terminée, 10 parties supplémentaires d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium à 10 % sont ajoutées en 1 heure et la réaction est maintenue pendant 1 heure. Le produit final est une solution de polymère avec un poids moléculaire moyen en poids de 15,000.