Tre formulazioni tecnologiche di acqua madre di superfluidificante policarbossilico

Tre metodi per sintetizzare i superfluidificanti policarbossilati

1. Metodo di funzionalizzazione post-polimerizzazioneQuesto metodo prevede principalmente la modifica dei polimeri esistenti. Tipicamente, i policarbossilati noti a peso molecolare vengono innestati con polieteri mediante esterificazione sotto l'azione di un catalizzatore ad elevate temperature, formando copolimeri ad innesto. Tuttavia, questo metodo è limitato dalla varietà e dalle specifiche dei prodotti policarbossilati disponibili, rendendo difficile la regolazione della composizione e del peso molecolare. Inoltre, durante la preparazione, la compatibilità tra policarbossilati e polieteri è scarsa, rendendo difficoltose le operazioni di esterificazione. Con il progredire dell'esterificazione, l'acqua viene rilasciata continuamente, il che può portare alla separazione delle fasi.

Tipico processo di sintesi: Utilizzo dell'alcossiammina H2N(BO)–R come reagente per l'innesto con policarbossilati (dove BO rappresenta un gruppo di ossido di alchilene,nè un numero intero e R è un gruppo alchilico C1-C4), la solubilità dei policarbossilati nell'alcossiammina garantisce la completa formazione di immide. Durante la reazione, la quantità di reagente amminico è tipicamente compresa tra il 10% e il 20% del numero molare dei gruppi –COOH. Innanzitutto, la miscela di reazione viene riscaldata a una temperatura superiore a 150 gradi e fatta reagire per da 1,5 a 3 ore. Quindi, la temperatura viene ridotta da 100 a 130 gradi e viene aggiunto un catalizzatore per reagire per altre 1,5 - 3 ore per ottenere il prodotto desiderato.

2. Metodo di polimerizzazione e innesto in situQuesto metodo supera le carenze del metodo di funzionalizzazione post-polimerizzazione utilizzando polieteri come mezzo di reazione per monomeri insaturi a base di acido carbossilico. Il processo integra polimerizzazione ed esterificazione, evitando così problemi di compatibilità tra policarbossilati e polieteri.

Tipico processo di sintesi: Una miscela di monomero di acido acrilico, agente di trasferimento di catena e iniziatore viene gradualmente aggiunta a una soluzione acquosa di metossipolietilenglicole con un peso molecolare relativo di 2000. La reazione avviene a 60 gradi per 45 minuti. La temperatura viene quindi aumentata a 120 gradi e, sotto protezione di azoto, l'acqua viene rimossa continuamente (circa 50 minuti). Viene aggiunto un catalizzatore e la temperatura viene aumentata a 165 gradi per 1 ora, portando ad un ulteriore innesto e all'ottenimento del prodotto finale.

Sebbene questo metodo consenta il controllo del peso molecolare del polimero, la catena principale può generalmente essere costituita solo da monomeri contenenti gruppi –COOH. Altrimenti l'innesto diventa difficile. Inoltre, la reazione di innesto è una reazione di equilibrio reversibile e il sistema iniziale contiene una grande quantità di acqua, rendendo il grado di innesto basso e difficile da controllare. Questo metodo è semplice in termini di processo e ha bassi costi di produzione, ma pone sfide nella progettazione molecolare.

3. Copolimerizzazione diretta di monomeri polimerizzabiliQuesto metodo di sintesi prevede tipicamente la preparazione di macromonomeri con attività polimerizzabile, come il metossipolietilenglicolemetacrilato. Un rapporto specifico di monomeri viene quindi miscelato e sottoposto a polimerizzazione in soluzione per ottenere il prodotto finale. La chiave di questo processo di sintesi risiede nella preparazione del macromonomero attivo, che richiede fasi di separazione e purificazione relativamente complesse, con conseguenti costi più elevati.

Tipico processo di sintesi: In un recipiente di reazione di vetro dotato di termometro, agitatore, imbuto gocciolatore, ingresso di azoto e condensatore a riflusso, vengono aggiunte 500 parti in peso di acqua. La soluzione viene deossigenata agitando sotto atmosfera di azoto e quindi riscaldata a 80 gradi. In 4 ore, una soluzione monomerica composta da 250 parti di metossipolietilenglicole metacrilato a catena corta (numero di aggiunta di EO=4), 50 parti di metossipolietilenglicole metacrilato a catena lunga (numero di aggiunta di EO=23) , 200 parti di acido metacrilico, 150 parti di acqua e 13,5 parti di agente di trasferimento di catena (3-mercaptopropionico acido) viene aggiunto gradualmente. Contemporaneamente si aggiungono 40 parti di una soluzione acquosa di persolfato di ammonio al 10%. Dopo che l'aggiunta è stata completata, si aggiungono nell'arco di 1 ora altre 10 parti di una soluzione acquosa di persolfato di ammonio al 10%, e la reazione viene mantenuta per 1 ora. Il prodotto finale è una soluzione polimerica con un peso molecolare medio ponderale di 15,000.