Syntetické materiály a technologie polykarboxylových superplastifikátorů

Polykarboxylový superplastifikátor je hřebenovitý polymerní surfaktant syntetizovaný ve vodném roztoku radikálovou polymerací. Skládá se z makromolekulárních sloučenin obsahujících sulfonové, karboxylové, hydroxylové a etherové skupiny a také polyoxyethylenové postranní řetězce. Na základě rozdílů ve vazebných strukturách hlavního řetězce a postranního řetězce lze polykarboxylové superplastifikátory rozdělit do dvou kategorií: jeden s kyselinou akrylovou nebo kyselinou methakrylovou jako hlavním řetězcem, spojený s postranními řetězci různých délek polyetherů prostřednictvím esterových vazeb; druhý s anhydridem kyseliny maleinové jako hlavním řetězcem, spojený s postranními řetězci různých délek polyetherů prostřednictvím etherových vazeb. Tato klasifikace vedla k vývoji řady vysoce výkonných superplastifikátorů s různými vlastnostmi.

Mezi hlavní způsoby syntézy patří in-situ roubovací polymerace, postpolymerační funkcionalizace a přímá kopolymerace monomerů. Většina společností v našem kraji používá metodu přímé kopolymerace monomerů, proces kopolymerace volných radikálů, který umožňuje flexibilní úpravy molekulární struktury a umožňuje roubování různých funkčních skupin. Pro výrobu se používá pokročilé, vyspělé a spolehlivé domácí a mezinárodní zařízení spolu s pokročilým digitálním inteligentním systémem pro sledování a řízení různých parametrů procesu, zajišťující vysokou kvalitu výrobků při současném snížení spotřeby materiálu.

Příprava hlavního materiálu

Nejprve se odměří voda a načerpá se do reakční nádoby. Potom se spustí míchadlo a ručně se přidá velký monomer (TPEG) a míchá se s vodou rychlostí míchání 60 r/min po dobu asi 0,5 hodiny. Poté se do reakční nádoby přidá odměřený methakrylátsulfonát sodný a směs se míchá po dobu přibližně 1 hodiny. Příprava se provádí za okolní teploty a tlaku a materiál se zcela rozpustí a vytvoří hlavní materiál. Celková doba této přípravy je přibližně 1,5 hodiny.

Příprava pomocných materiálů (materiály A a B)

Příprava materiálu A:Voda se odměří a načerpá do mísící nádrže materiálu A a spustí se míchadlo. Poté se přidá odměřená kyselina akrylová a smíchá se s vodou při rychlosti míchání 60 ot./min. Po přidání kyseliny akrylové se do nádrže postupně přidají odměřená kyselina merkaptopropionová a vitamín C a rovnoměrně se promíchá. Příprava materiálu A trvá přibližně 1 hodinu.

Příprava materiálu B:Voda se odměří a načerpá do mísící nádrže materiálu B a spustí se míchadlo. Odměřený persíran amonný je poté přidán do nádrže a míchán s vodou při rychlosti míchání 60 ot./min. Příprava materiálu B trvá přibližně 0,5 hodiny. Oba materiály se připravují za okolní teploty a tlaku.

Polymerační reakce

Jakmile jsou všechny suroviny připraveny, polymerační reakční kotel se zahřeje elektricky. Když teplota dosáhne 30 stupňů, začne polymerace pod okolním tlakem odkapáváním materiálů A a B do kotlíku obsahujícího hlavní materiál. Materiál A se odkapává přibližně 180 minut a materiál B přibližně 210 minut. Během procesu odkapávání je teplota monitorována, aby se zajistilo, že zůstane mezi 40–50 stupni. Po úplném přidání obou materiálů reakce pokračuje při stejné teplotě dalších 60 minut. Celková doba polymerace je přibližně 5,5 hodiny.

Alkalická neutralizace

Po polymeraci se odměřená voda a hydroxid sodný (pevný) přidají do reakční nádoby pro neutralizační reakci, která trvá přibližně 0,5 hodiny. Po neutralizaci se pH materiálu v kotli upraví na přibližně 7.