[发明专利]制备梳形支化聚合物的方法

说明书

                     发明领域

本发明涉及一种制备梳形支化聚合物的方法。更具体而言，本发明涉及一种用于制备聚醚大分子单体和丙烯酸单体的共聚物的连续聚合方法。所述共聚物为有用的水泥减水剂。

                     发明背景

减水剂减少水泥混合物中所需的水量，同时保持良好的加工性能和一致性。木质素磺酸盐和萘磺酸盐-甲醛缩合物早已用作减水剂。这些常规的减水剂可容易地得到并且较为便宜。但是它们以高剂量使用。

相反，新开发出的聚合物减水剂提供了高的性能。但是制备费用昂贵。例如美国专利号4,814,014提出了将烯键式不饱和单体接枝到聚醚上。所述接枝的共聚物以低的剂量使用。令人遗憾的是，所述共聚物被大量的非接枝聚醚和烯键式均聚物污染。由于这些非接枝聚合物不能用作减水剂，因此它们降低了产物的有效性。

丙烯酸和聚醚大分子单体的梳形支化共聚物已被用作高性能的减水剂(参见美国专利号5,834,576)。所述梳形支化共聚物与美国专利号4,814,014中的接枝聚合物相比具有更均匀的结构。因此，它们具有较高的减水性。这些共聚物的其他优点在于改进的保持“坍落”的性能。坍落度(slump retention)是混合后水泥混合物的可加工时间。常用的聚醚大分子单体包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和聚醚的烯丙基醚。

制备羧酸单体和聚醚大分子单体的梳形支化共聚物的方法是已知的并且较为简单。总体而言，将聚醚大分子单体与羧酸单体进行自由基聚合形成梳形支化共聚物。尽管相关文献简单提到了间歇、半间歇和连续方法(参见美国专利号5,834,576和同时待审的申请序列号09/074,673)，但没有一篇指出连续法可提供在水泥组合物中具有更好性能的梳形支化共聚物。没有具体提及如何实施制备梳形支化共聚物的连续法。例如美国专利号5,834,576仅仅指出了间歇法的详细内容。

                       本发明概述

本发明是一种制备丙烯酸单体和聚醚大分子单体的梳形支化共聚物的连续法。所述方法包括：(a)形成单体流、引发剂流和任选的链转移剂流；(b)在约-20℃至约150℃的反应区内将所述流进行聚合和(c)从所述反应区中排出聚合物流。

本发明也包括多区法，所述方法包括：(a)形成单体流、引发剂流和任选的链转移剂流；(b)在约-20℃至约150℃的第一反应区将所述流进行聚合；(c)将第一聚合物流从第一反应区转移到第二反应区，继续聚合反应；和(d)从第二反应区排出第二聚合物流。所述多区法提高了单体的转化率和加工有效性。

我们意外地发现与通过间歇法制备的聚合物相比，由本发明方法制备的梳形支化共聚物作为水泥减水剂，具有更优异的性能。它们提供了较高的坍落度和流动性。

                  本发明的详细描述

本发明的连续法采用了单体、引发剂和任选的链转移剂的流。所述单体流包括丙烯酸单体和聚醚大分子单体。适合的丙烯酸单体衍生自丙烯酸和甲基丙烯酸。优选的丙烯酸单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、它们的铵盐和碱金属盐、它们的C₁-C₁₀烷基酯和C₆-C₁₂芳基酯以及它们的酰胺。优选丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸铵、甲基丙烯酸铵、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸钾和甲基丙烯酸钾。最优选丙烯酸和甲基丙烯酸。

适合的聚醚大分子单体具有聚醚链和单个碳-碳双键(可位于聚醚链的末端或内部)。例子包括聚醚单丙烯酸酯、聚醚单甲基丙烯酸酯、聚醚单烯丙基醚、聚醚单马来酸酯和聚醚单富马酸酯。所述聚醚大分子单体为具有约500至约10,000的数均分子量的烯化氧聚合物。适合的烯化氧包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等，及其混合物。优选所述聚醚大分子单体具有0-5的羟基官能度。它们可以是线形或支化的聚合物、均聚物或共聚物、无规或嵌段共聚物、二嵌段或多嵌段共聚物。