根據(jù)減水劑的作用機理，通過調(diào)節(jié)酸和酯的比例，可以調(diào)節(jié)分子的親水親油值(HLB)，從分子設(shè)計的角度，來合成新型的聚羧酸高效減水劑。高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計趨向是在分子主鏈或側(cè)鏈上引入強極性基團羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等,使分子具有梳形結(jié)構(gòu)。
通過極性基與非極性基比例調(diào)節(jié)引氣性,一般非極性基比例不超過30%;通過調(diào)節(jié)聚合物分子量增大減水性、質(zhì) 量穩(wěn)定性;調(diào)節(jié)側(cè)鏈分子量,增加立體位阻作用而提高分散性保持性能。
從文獻看目前合成聚羧酸減水劑所選的單體主要有四種:
(1) 不飽和酸———馬來酸酐、馬來酸和丙烯酸、甲基丙烯酸;
(2) 聚鏈烯基物質(zhì)———聚鏈烯基烴及其含不同官能團的衍生物;
(3) 聚苯乙烯磺酸鹽或酯;
(4) (甲基)丙烯酸鹽、酯或酰胺等。
常見的合成方法：
(1) 首先,合成所需結(jié)構(gòu)的單體的物質(zhì)———反應(yīng)性活性聚合物單體,如用壬基酚或月桂醇和烯丙醇縮水甘油醚反應(yīng)制備烯丙基壬基酚或聚氧乙烯醚羧酸鹽,或用環(huán)氧乙 烷、聚乙二醇等合成聚鏈烯基物質(zhì)———聚鏈烯基烴、醚、醇、磺酸,或合成聚苯乙烯磺酸鹽、酯類物質(zhì);第二步,在油溶劑或水溶液體系引入具有負電荷的羧基、 磺酸基和對水有良好親和作用的聚合物側(cè)鏈,反應(yīng)最終獲得所需性能的產(chǎn)品。實際的聚羧酸減水劑可以是二元、三元或四元共聚物 。
(2) 原料:丙烯酸,甲基丙烯酸,馬來酸酐,衣康酸,丙烯酸羥基酯,甲基丙烯酸羥基酯,乙烯基磺酸鈉,丙烯基磺酸鈉,2- 丙烯酰胺 2- 甲基丙基磺酸鈉(AMPS),單羥基聚乙二醇醚(PEG 600,PEG 1000,PEG 1500),過硫酸鈉,過硫酸銨,雙氧水等，以上原料均為市售的工業(yè)級化工產(chǎn)品。合成方法:按照分子設(shè)計的要求配合各種單體的比例,
分 步加入反應(yīng)瓶中,同時加入分子量調(diào)節(jié)劑和溶劑,用氮氣置換反應(yīng)瓶內(nèi)的空氣,并在氮氣保護下升溫到75～90℃,同時滴加含有引發(fā)劑的溶液和其它共聚單體組 分1～2h,攪拌下進行聚合反應(yīng)6～8h.聚合完成后得到粘稠狀共聚羧酸溶液.用稀堿溶液調(diào)整pH值到中性,并調(diào)配溶液含固量在30%左右 。
(3) 聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)呈梳型,側(cè)鏈也帶有親水性的活性基團,并且鏈較長,數(shù)量多。根據(jù)這種原理選擇了三種不同的單體,不飽和酸為馬來酸酐,鏈烴基物質(zhì)為 乙烯基磺酸鹽,非離子單體選的是丙烯酸甲酯,以上原料經(jīng)過必要的純化手段,引發(fā)劑為K2SO4。共聚物合成在裝有溫度計,滴液漏斗,回流冷凝管的四頸燒瓶 中加入蒸餾水,開動攪拌器開始加熱,在回流條件下,按配方混合單體加入滴液漏斗中,反應(yīng)4小時,得到產(chǎn)品,測凈漿流動度。影響共聚反應(yīng)的主要因素有乙烯基 磺酸鹽、丙烯酸甲酯、馬來酸酐及引發(fā)劑K2SO4用量 。
(4) 原料：順丁烯二酸酐,酰胺類單體,過硫酸銨, 30%過氧化氫,氫氧化鈉,化學純。合成方法：本合成為自由基共聚合反應(yīng),采用過硫酸銨 30%雙氧水復合引發(fā)體系,水溶液聚合法,在102～110℃反應(yīng)約8小時,產(chǎn)品為淺黃色透明溶液 。
