[发明专利]制备共聚物的半连续方法

说明书

本发明涉及一种制备共聚物的方法、所述共聚物和所述共聚物的用途。 

已知常常将分散剂形式的混合物加入至粉状无机物质或有机物质——例如粘土、硅酸盐粉末、白垩、炭黑、粉碎的岩石和水硬粘合剂——的水浆料中以改进其加工性，即可捏合性、可分散性、可喷洒性、可泵性或可流动性。此类混合物能够瓦解固体附聚物、分散形成的颗粒并由此改进加工性。该作用还针对性地用于特别是建筑材料混合物的制备中，所述建筑材料混合物包含水硬粘合剂，例如水泥、石灰、石膏或无水石膏。 

为了将基于所述粘合剂的这些建筑材料混合物转变成即用的可加工形式，通常需要比随后的水合或硬化过程所需的显著更多的混合水。由于过量的随后蒸发的水而在混凝土坯体中形成的空腔部分导致机械强度和稳定性明显变差。 

为了在给定的加工稠度下减少这种过量的水分比例和/或在给定的水/粘合剂比例下改进加工性，使用通常称为减水剂或超级增塑剂的混合物。实际中所用的这种试剂为特别是通过酸单体与聚醚大分子单体的自由基共聚而制备的共聚物。 

实际中，所述共聚合通常是通过半间歇法实现。WO 2005/075529描述了用于制备所述共聚物的半连续法，其中首先放入聚醚大分子单体然后在一段时间内将酸单体计量加入先放入的混合物中。尽管所述方法已经很经济并且获得了作为该方法产品的高性能超级增塑剂，但是仍然有进一步提高该方法的成本-效率和该方法产品的质量的渴望。 

因此，本发明的目的是提供一种制备共聚物的经济的方法，所述共聚物作为水硬粘合剂的分散剂、尤其是作为超级增塑剂显示出良好的性能。 

此目的通过一种在聚合装置中以半连续操作制备共聚物的方法实 现，所述聚合装置包括一个与计量设备连接的聚合反应器，在每种情况下，先将酸单体放入计量设备并将聚醚大分子单体和水放入聚合反应器，酸单体从计量设备中经过酸单体计量供给线计量进入聚合反应器，在酸单体计量进入聚合反应器之前和/或该过程中使自由基聚合引发剂进入聚合反应器以便水性介质在聚合反应器中形成，在所述水性介质中酸单体和聚醚大分子单体反应并通过自由基聚合形成共聚物，总共使用的酸单体与总共使用的聚醚大分子单体的摩尔比为20∶1至1∶1，首先放入聚合反应器的酸单体与计量进入聚合反应器的酸单体的摩尔比为3∶1至1∶10，在自由基聚合过程中，使一部分含有共聚物的水性介质连续地经过反应混合物线从聚合反应器中排出，所述反应混合物线通过混合设备与酸单体计量供给线连接，在酸单体的计量供给过程中，排出的含有共聚物的水性介质与酸单体在混合设备中混合，混合之后经过酸单体计量供给线将其回收至聚合反应器。 

酸单体应理解为表示能够发生自由基聚合、具有至少一个碳双键、含有至少一个酸官能团并且作为酸在水性介质中反应的单体。此外，酸单体还应理解为表示能够发生自由基聚合、具有至少一个碳双键、由于在水性介质中的水解反应而形成至少一个酸官能团、并且作为酸在水性介质中反应的单体(例如马来酸酐或可碱-水解的酯，例如丙烯酸乙酯)。在本发明的范围内，聚醚大分子单体为能够发生自由基聚合并且具有至少一个碳双键和至少两个醚氧原子的化合物，特别是条件是共聚物中存在的聚醚大分子单体结构单元具有包含至少两个醚氧原子的侧链。 

本发明的方法确保酸单体的有效混入。由于充分混合，导致所制共聚物具有较高均匀性，从而提高了其作为分散剂或超级增塑剂的质量。此外，聚醚大分子单体的聚醚侧链上不希望的水解反应更少。本发明方法可相对容易地实施，并且从方法工程的角度看是特别经济的。 

一般而言，所用自由基聚合引发剂为氧化还原引发剂体系，聚合反应器中含有共聚物的水性介质在自由基聚合过程中的温度为5至40℃，从聚合反应器中排出的含有共聚物的水性介质借助与反应混合物线连接的冷却设备冷却了至少3℃。 

该冷却步骤从加工角度看特别实用并且还对共聚物产品的质量 有积极作用。 

通常，在自由基聚合过程中使自由基聚合引发剂进入反应混合物线。 

优选地，所述混合设备处于冷却设备的下游。 

一般而言，所述混合设备作为静态混合机存在。 

通常，所述酸单体以水溶液的形式存在于计量设备中。 

一般而言，含有共聚物的水性介质与存在于上方的气体于聚合反应器中形成界面，将所述酸单体于该界面上方计量加入聚合反应器。 

一般而言，所述酸单体的反应在共聚物中产生一种结构单元，所述结构单元为通式(Ia)、(Ib)、(Ic)和/或(Id) 

其中