Come preparare il superfluidificante policarbossilico?

Sulla base del meccanismo d'azione dei superfluidificanti, l'equilibrio idrofilo-lipofilo (HLB) delle molecole può essere regolato regolando il rapporto tra acido ed estere. Dal punto di vista della progettazione molecolare, è possibile sintetizzare nuovi superfluidificanti policarbossilati. Il design della struttura molecolare dei superfluidificanti ad alte prestazioni tende a introdurre gruppi funzionali altamente polari come gruppi carbossilici, gruppi di acido solfonico e gruppi di ossido di polietilene nella catena principale o nelle catene laterali delle molecole, conferendo alla molecola una struttura a pettine. Il rapporto di polarità tra gruppi polari e non polari viene regolato per ottimizzare le proprietà di dispersione, con il contenuto di gruppi non polari generalmente non superiore al 30%. Regolando il peso molecolare del polimero, vengono migliorate la capacità di riduzione dell'acqua e la stabilità del materiale. La regolazione del peso molecolare della catena laterale aumenta l'impedimento sterico e migliora la disperdibilità e le prestazioni di ritenzione. Secondo la letteratura, i monomeri utilizzati per sintetizzare i superfluidificanti policarbossilati comprendono principalmente quattro tipologie:

1. Acidi insaturi – anidride maleica, acido maleico, acido acrilico, acido metacrilico;
2. Sostanze poliolefiniche – poliolefine e loro derivati ​​contenenti diversi gruppi funzionali;
3. Solfonati o esteri di polistirene;
4. Sali, esteri o ammidi di (met)acrilato.

I metodi di sintesi comuni includono:

1. Innanzitutto, sintetizzare i monomeri richiesti, come i monomeri polimerici reattivi. Ad esempio, gli alchifenoli o l'alcol laurilico possono reagire con l'alcol allilico per preparare allilfenoli o polietilenglicoleteri carbossilati, oppure utilizzare ossido di etilene, polietilenglicole, ecc., per sintetizzare sostanze olefiniche policatenarie: poliolefine, eteri, alcoli, solfonati o esteri di polistirene solfonato . Nella seconda fase, introdurre gruppi funzionali caricati negativamente come gruppi carbossilici, gruppi di acido solfonico e catene laterali polimeriche con buona affinità con l'acqua in un sistema di olio o solvente acquoso. Si ottiene il prodotto finale con le proprietà desiderate. Gli effettivi superfluidificanti policarbossilati possono essere copolimeri binari, ternari o quaternari.
2. Materie prime: acido acrilico, acido metacrilico, anidride maleica, acido itaconico, idrossietil acrilato, idrossietil metacrilato, sodio vinil solfonato, sodio 2-propenil solfonato, 2-acrilamido-2-metilpropan solfonato (AMPS) , eteri di monoidrossipolietilenglicole (PEG 600, PEG 1000, PEG 1500), persolfato di sodio, persolfato di ammonio, perossido di idrogeno, ecc. Questi materiali sono tutti prodotti chimici di livello industriale disponibili in commercio. Metodo di sintesi: in base ai requisiti di progettazione molecolare, mescolare vari monomeri nel rapporto desiderato, aggiungerli gradualmente al recipiente di reazione insieme a regolatori del peso molecolare e solventi, sostituire l'aria nel recipiente di reazione con gas azoto e riscaldare a 75–90 gradi sotto protezione da azoto. Contemporaneamente, aggiungere una soluzione contenente un iniziatore e altri monomeri copolimerici e polimerizzare per 6-8 ore sotto agitazione. Una volta completata la polimerizzazione, si ottiene una soluzione di copolimero viscoso. Regolare il pH su neutro con una soluzione alcalina diluita e regolare il contenuto solido a circa il 30%.
3. La struttura molecolare dei superfluidificanti policarbossilati è a pettine, con gruppi attivi idrofili sulle catene laterali e catene lunghe con un gran numero di tali gruppi. Sulla base di questo principio vengono selezionati tre diversi monomeri: anidride maleica come acido insaturo, vinil solfonato come sostanza idrocarburica a catena e metil acrilato come monomero non ionico. Questi materiali vengono purificati e l'iniziatore utilizzato è K2SO4. La copolimerizzazione viene effettuata in un pallone a quattro colli munito di termometro, imbuto gocciolatore e refrigerante a ricadere. Si aggiunge acqua distillata e la miscela di reazione viene riscaldata sotto agitazione. I monomeri vengono aggiunti gradualmente nell'imbuto gocciolatore in condizioni di riflusso per 4 ore. Si ottiene il prodotto e se ne misura la scorrevolezza.
4. Materie prime: anidride maleica, monomeri ammidici, persolfato di ammonio, perossido di idrogeno al 30%, idrossido di sodio e reagenti di purezza di grado chimico. Metodo di sintesi: La sintesi viene effettuata tramite una reazione di copolimerizzazione a radicali liberi utilizzando un sistema iniziatore composito di persolfato di ammonio e perossido di idrogeno al 30%. La polimerizzazione acquosa viene condotta a 102–110 gradi per circa 8 ore, ottenendo come prodotto una soluzione trasparente giallo chiaro.