Hoe polycarboxylische superweekmaker bereiden?

Op basis van het werkingsmechanisme van superweekmakers kan de hydrofiele-lipofiele balans (HLB) van de moleculen worden aangepast door de verhouding zuur tot ester te reguleren. Vanuit het perspectief van moleculair ontwerp kunnen nieuwe polycarboxylaat-superweekmakers worden gesynthetiseerd. Het moleculaire structuurontwerp van hoogwaardige superweekmakers heeft de neiging om zeer polaire functionele groepen zoals carboxylgroepen, sulfonzuurgroepen en polyethyleenoxidegroepen in de hoofdketen of zijketens van de moleculen te introduceren, waardoor het molecuul een kamachtige structuur krijgt. De polariteitsverhouding tussen polaire en niet-polaire groepen wordt aangepast om de dispersie-eigenschappen te optimaliseren, waarbij het gehalte aan niet-polaire groepen in het algemeen niet hoger is dan 30%. Door het molecuulgewicht van het polymeer aan te passen, worden het waterreducerende vermogen en de stabiliteit van het materiaal verbeterd. Het aanpassen van het molecuulgewicht van de zijketen verhoogt de sterische hinder en verbetert de dispergeerbaarheid en retentieprestaties. Volgens de literatuur omvatten de monomeren die worden gebruikt om polycarboxylaat-superweekmakers te synthetiseren hoofdzakelijk vier typen:

1. Onverzadigde zuren – maleïnezuuranhydride, maleïnezuur, acrylzuur, methacrylzuur;
2. Alkeensubstanties met polyketen – polyolefinen en hun derivaten die verschillende functionele groepen bevatten;
3. Polystyreensulfonaten of esters;
4. (Meth)acrylaatzouten, esters of amiden.

Gemeenschappelijke synthesemethoden zijn onder meer:

1. Synthetiseer eerst de vereiste monomeren, zoals reactieve polymere monomeren. Alkyfenolen of laurylalcohol kunnen bijvoorbeeld reageren met allylalcohol om allylfenol of polyethyleenglycolethercarboxylaten te bereiden, of ethyleenoxide, polyethyleenglycol, enz. gebruiken om olefinen met polyketens te synthetiseren - polyolefinen, ethers, alcoholen, sulfonaten of polystyreensulfonaatesters . Introduceer in de tweede stap negatief geladen functionele groepen zoals carboxylgroepen, sulfonzuurgroepen en polymeerzijketens met goede wateraffiniteit in een olie- of waterig oplosmiddelsysteem. Het eindproduct met de gewenste eigenschappen wordt verkregen. Werkelijke polycarboxylaat-superweekmakers kunnen binaire, ternaire of quaternaire copolymeren zijn.
2. Grondstoffen: acrylzuur, methacrylzuur, maleïnezuuranhydride, itaconzuur, hydroxyethylacrylaat, hydroxyethylmethacrylaat, natriumvinylsulfonaat, natrium2-propenylsulfonaat, 2-acrylamido-2-methylpropaansulfonaat (AMPS) , monohydroxypolyethyleenglycolethers (PEG 600, PEG 1000, PEG 1500), natriumpersulfaat, ammonium persulfaat, waterstofperoxide, enz. Deze materialen zijn allemaal in de handel verkrijgbare chemicaliën van industriële kwaliteit. Synthesemethode: Meng volgens de moleculaire ontwerpvereisten verschillende monomeren in de gewenste verhouding, voeg ze stapsgewijs toe aan het reactievat samen met molecuulgewichtsregelaars en oplosmiddelen, vervang de lucht in het reactievat door stikstofgas en verwarm tot 75-90 graden onder stikstofbescherming. Voeg tegelijkertijd een oplossing toe die een initiator en andere copolymeermonomeren bevat, en polymeriseer gedurende 6-8 uur onder roeren. Nadat de polymerisatie voltooid is, wordt een viskeuze copolymeeroplossing verkregen. Stel de pH in op neutraal met een verdunde alkalische oplossing en stel het vastestofgehalte in op ongeveer 30%.
3. De moleculaire structuur van polycarboxylaat-superweekmakers is kamachtig, met hydrofiele actieve groepen op de zijketens en lange ketens met een groot aantal van dergelijke groepen. Op basis van dit principe worden drie verschillende monomeren geselecteerd: maleïnezuuranhydride als onverzadigd zuur, vinylsulfonaat als ketenkoolwaterstofstof en methylacrylaat als niet-ionisch monomeer. Deze materialen worden gezuiverd en de gebruikte initiator is K2SO4. De copolymerisatie wordt uitgevoerd in een vierhalskolf, uitgerust met een thermometer, een druppeltrechter en een terugvloeikoeler. Gedestilleerd water wordt toegevoegd en het reactiemengsel wordt onder roeren verwarmd. De monomeren worden stapsgewijs gedurende 4 uur onder terugvloeiomstandigheden aan de druppeltrechter toegevoegd. Het product wordt verkregen en de vloeibaarheid ervan wordt gemeten.
4. Grondstoffen: maleïnezuuranhydride, amidemonomeren, ammoniumpersulfaat, 30% waterstofperoxide, natriumhydroxide en zuivere reagentia van chemische kwaliteit. Synthesemethode: De synthese wordt uitgevoerd via een vrije radicaalcopolymerisatiereactie met behulp van een samengesteld initiatorsysteem van ammoniumpersulfaat en 30% waterstofperoxide. De waterige polymerisatie wordt gedurende ongeveer 8 uur bij 102-110 graden uitgevoerd, wat een lichtgele transparante oplossing als product oplevert.