根據(jù)減水劑的作用機理，通過調節(jié)酸和酯的比例，可以調節(jié)分子的親水親油值(HLB)，從分子設計的角度，來合成新型的聚羧酸高效減水劑。高性能減水劑的分子結構設計趨向是在分子主鏈或側鏈上引入強極性基團羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等,使分子具有梳形結構。
通過極性基與非極性基比例調節(jié)引氣性,一般非極性基比例不超過30%;通過調節(jié)聚合物分子量增大減水性、質 量穩(wěn)定性;調節(jié)側鏈分子量,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———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,合成所需結構的單體的物質———反應性活性聚合物單體,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———聚鏈烯基烴、醚、醇、磺酸,或合成聚苯乙烯磺酸鹽、酯類物質;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鏈,反應最終獲得所需性能的產品。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)級化工產品。合成方法:按照分子設計的要求配合各種單體的比例,
分 步加入反應瓶中,同時加入分子量調節(jié)劑和溶劑,用氮氣置換反應瓶內的空氣,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6～8h.聚合完成后得到粘稠狀共聚羧酸溶液.用稀堿溶液調整pH值到中性,并調配溶液含固量在30%左右 。
(3) 聚羧酸減水劑的分子結構呈梳型,側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4小時,得到產品,測凈漿流動度。影響共聚反應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,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℃反應約8小時,產品為淺黃色透明溶液 。
