วิธีเตรียมสารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิลิก

ขึ้นอยู่กับกลไกการออกฤทธิ์ของสารลดน้ำพิเศษ สามารถปรับสมดุลของไฮโดรฟิลิก-ไลโปฟิลิก (HLB) ของโมเลกุลได้โดยการควบคุมอัตราส่วนของกรดต่อเอสเทอร์ จากมุมมองของการออกแบบโมเลกุล สามารถสังเคราะห์สารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิเลทชนิดใหม่ได้ การออกแบบโครงสร้างโมเลกุลของสารลดน้ำพิเศษประสิทธิภาพสูงมีแนวโน้มที่จะแนะนำหมู่ฟังก์ชันที่มีขั้วสูง เช่น หมู่คาร์บอกซิล หมู่กรดซัลโฟนิก และหมู่โพลีเอทิลีนออกไซด์ เข้าไปในสายโซ่หลักหรือสายด้านข้างของโมเลกุล ทำให้โมเลกุลมีโครงสร้างคล้ายหวี อัตราส่วนขั้วระหว่างกลุ่มขั้วและกลุ่มไม่มีขั้วได้รับการปรับเพื่อเพิ่มคุณสมบัติการกระจายตัวให้เหมาะสม โดยโดยทั่วไปเนื้อหากลุ่มที่ไม่มีขั้วจะไม่เกิน 30% ด้วยการปรับน้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์ ความสามารถในการลดน้ำและความเสถียรของวัสดุจึงเพิ่มขึ้น การปรับน้ำหนักโมเลกุลของสายด้านข้างจะเพิ่มการขัดขวางสเตอริกและปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายตัวและการเก็บรักษา ตามวรรณกรรม โมโนเมอร์ที่ใช้ในการสังเคราะห์สารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิเลตส่วนใหญ่มีสี่ประเภท:

1. กรดไม่อิ่มตัว - มาลิกแอนไฮไดรด์, ​​กรดมาลิก, กรดอะคริลิก, กรดเมทาคริลิก;
2. สารโพลีเชนโอเลฟินส์ – โพลิโอเลฟินส์และอนุพันธ์ของโพลีเชนที่มีหมู่ฟังก์ชันต่างกัน
3. โพลีสไตรีนซัลโฟเนตหรือเอสเทอร์;
4. (เมธ)เกลืออะคริเลต เอสเทอร์ หรือเอไมด์

วิธีการสังเคราะห์ทั่วไปได้แก่:

1. ขั้นแรก สังเคราะห์โมโนเมอร์ที่ต้องการ เช่น โมโนเมอร์โพลีเมอร์ที่ทำปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น อัลคิลฟีนอลหรือลอริลแอลกอฮอล์สามารถทำปฏิกิริยากับอัลลิลแอลกอฮอล์เพื่อเตรียมอัลลิลฟีนอลหรือโพลีเอทิลีนไกลคอลอีเทอร์คาร์บอกซิเลต หรือใช้เอทิลีนออกไซด์ โพลีเอทิลีนไกลคอล ฯลฯ เพื่อสังเคราะห์สารโพลีเชนโอเลฟินส์ เช่น โพลิโอเลฟินส์ อีเทอร์ แอลกอฮอล์ ซัลโฟเนต หรือโพลีสไตรีนซัลโฟเนตเอสเทอร์ . ในขั้นตอนที่สอง แนะนำหมู่ฟังก์ชันที่มีประจุลบ เช่น หมู่คาร์บอกซิล หมู่กรดซัลโฟนิก และสายด้านข้างโพลีเมอร์ที่มีอัฟฟินิตี้น้ำที่ดีเข้าไปในน้ำมันหรือระบบตัวทำละลายที่เป็นน้ำ ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ สารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิเลทที่แท้จริงสามารถเป็นโคโพลีเมอร์แบบไบนารี, ไตรนารีหรือควอเทอร์นารี
2. วัตถุดิบ: กรดอะคริลิค, กรดเมทาคริลิก, มาเลอิกแอนไฮไดรด์, ​​กรดอิตาโคนิก, ไฮดรอกซีเอทิลอะคริเลต, ไฮดรอกซีเอทิลเมทาคริเลต, โซเดียมไวนิลซัลโฟเนต, โซเดียม 2-โพรเพนิลซัลโฟเนต, 2-อะคริลามิโด-2-เมทิลโพรเพนซัลโฟเนต (AMPS) , โมโนไฮดรอกซี โพลีเอทิลีน ไกลคอล อีเทอร์ (PEG 600, PEG 1000, PEG 1500), โซเดียมเปอร์ซัลเฟต, แอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟต, ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ วัสดุเหล่านี้ล้วนเป็นสารเคมีเกรดอุตสาหกรรมที่มีจำหน่ายในท้องตลาด วิธีการสังเคราะห์: ตามข้อกำหนดการออกแบบโมเลกุล ให้ผสมโมโนเมอร์ต่างๆ ในอัตราส่วนที่ต้องการ จากนั้นเติมโมโนเมอร์ทีละขั้นตอนลงในถังปฏิกิริยาพร้อมกับตัวควบคุมน้ำหนักโมเลกุลและตัวทำละลาย แทนที่อากาศในถังปฏิกิริยาด้วยก๊าซไนโตรเจน และให้ความร้อนที่ 75–90 องศา ภายใต้การป้องกันไนโตรเจน พร้อมกัน เพิ่มสารละลายที่มีตัวเริ่มต้นและโมโนเมอร์โคโพลีเมอร์อื่นๆ และเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์เป็นเวลา 6-8 ชั่วโมงภายใต้การกวน หลังจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันเสร็จสมบูรณ์ จะได้สารละลายโคพอลิเมอร์ที่มีความหนืด ปรับ pH ให้เป็นกลางด้วยสารละลายอัลคาไลเจือจาง และปรับปริมาณของแข็งเป็นประมาณ 30%
3. โครงสร้างโมเลกุลของสารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิเลทมีลักษณะคล้ายหวี โดยมีกลุ่มออกฤทธิ์ที่ชอบน้ำอยู่ที่โซ่ด้านข้างและโซ่ยาวที่มีกลุ่มดังกล่าวจำนวนมาก ตามหลักการนี้ มีการเลือกโมโนเมอร์ที่แตกต่างกันสามชนิด ได้แก่ มาลิกแอนไฮไดรด์เป็นกรดไม่อิ่มตัว ไวนิลซัลโฟเนตเป็นสารไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสายโซ่ และเมทิลอะคริเลตเป็นโมโนเมอร์ที่ไม่มีประจุ วัสดุเหล่านี้ถูกทำให้บริสุทธิ์ และผู้ริเริ่มที่ใช้คือ K2SO4 การทำโคโพลีเมอร์ไรเซชันจะดำเนินการในขวดแบบสี่คอที่ติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์ กรวยหยด และคอนเดนเซอร์ไหลย้อน เติมน้ำกลั่น และส่วนผสมของปฏิกิริยาได้รับความร้อนภายใต้การกวน โมโนเมอร์ถูกเติมแบบขั้นตอนลงในกรวยสำหรับหยดภายใต้สภาวะการไหลย้อนกลับเป็นเวลา 4 ชั่วโมง ได้ผลิตภัณฑ์มาและวัดความสามารถในการไหลได้
4. วัตถุดิบ: มาลิกแอนไฮไดรด์, ​​โมโนเมอร์เอไมด์, แอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟต, ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 30%, โซเดียมไฮดรอกไซด์ และรีเอเจนต์ความบริสุทธิ์ระดับเคมี วิธีการสังเคราะห์: การสังเคราะห์ดำเนินการผ่านปฏิกิริยาโคพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระโดยใช้ระบบตัวเริ่มต้นคอมโพสิตของแอมโมเนียมเพอร์ซัลเฟตและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 30% การเกิดพอลิเมอไรเซชันในน้ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 102–110 องศาเป็นเวลาประมาณ 8 ชั่วโมง ทำให้ได้สารละลายโปร่งใสสีเหลืองอ่อนเป็นผลิตภัณฑ์