制备共聚物的连续操作方法技术

本发明专利技术涉及一种在聚合装置中以连续操作模式制备共聚物的方法，所述聚合装置包含一个具有供料管线和出口的聚合反应器，自由基聚合引发剂、酸单体和聚醚大分子单体作为单体原料通过供料管线进入所述聚合反应器，引发剂、单体原料和包含共聚物的反应组合物在所述聚合反应器中恒温在－２０至＋１２０℃，通过所述出口将包含共聚物的反应组合物从聚合反应器中卸料，所述聚醚大分子单体向聚合反应器中的加入独立于酸单体以如下方式实现，所述方式为将聚醚大分子单体与所述引发剂、单体原料和包含共聚物的反应组合物在聚合反应器中混合，从而与酸单体初次接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种制备共聚物的方法，所述共聚物，以及所述共聚物的用途。已知分散剂形式的混合物常被加入粉状无机或有机物质如粘土、硅酸盐粉末、 白垩、炭黑、碎石和水硬粘合剂的含水浆体中，以改进其加工性能，例如可捏合性、可 铺展性、可喷涂性、可泵性或流动性。所述混合物能够使固体凝聚物破裂，分散形成的 颗粒，以此改进加工性能。该效果还可定向地特别用于制备含有水硬粘合剂的建筑材料 混合物，如水泥、石灰、石膏或无水石膏。为将这些基于所述粘合剂的建筑材料混合物转化为即用、适于加工的形式，一 般需要比接下来的水合或硬化过程所需要的多得多的混合水。随后混凝土主体中过量水 的蒸发形成空腔部分导致机械强度和稳定性显著降低。为在特定的加工稠度下降低所述水的过量部分，和/或在特定的水/粘合剂比下 改进加工性能，使用通常被称为减水剂或超增塑剂(FliePmittel)的混合物。具体地，实 践中将通过酸单体与聚醚大分子单体的自由基共聚制备的共聚物用作此类试剂。通常， 共聚或者通过间歇过程，或者通过半间歇过程实现。EP-B-1 218 427描述了一种所述共聚物的连续制备方法，据称所述共聚物作 为超增塑剂和/或减水剂具有比通过间歇或半间歇操作模式制备的相应聚合物更好的性 能。根据EP-B-1 218 427中描述的连续制备方法，首先制备包含一种酸单体和一种聚醚 大分子单体的单体物流。该事先制备的包含酸单体和聚醚大分子单体的单体物流与引发 剂物流在反应区聚合，最后从反应区取出聚合物物流。发现用于制备单体物流的酸单体与聚醚大分子单体的预混是不利的。这主要是 因为酸单体和聚醚大分子单体在单体物流中彼此进行不希望的副反应。例如，聚醚大分 子单体“乙氧基化的羟基乙烯基丁基醚”与酸单体“丙烯酸”在低于约7的pH(与基本 聚合条件相关)下进行大量水解副反应。发现副反应最终对得到的共聚物分散剂的质量 有相当大的不利影响。此外，以工业规模制备所述单体物流需要一种有效预混装置，所 述预混装置甚至在加入引发剂前即彻底混合酸单体与聚醚大分子单体。因此，本专利技术的目标是提供一种经济的制备共聚物的方法，所述共聚物作为水 硬粘合剂的分散剂，尤其是作为超增塑剂/减水剂具有良好性能。该目标通过一种在聚合装置中以连续操作模式制备共聚物的方法实现，所述聚 合装置包含一个具有供料管线和出口的聚合反应器，自由基聚合引发剂、酸单体和聚醚 大分子单体作为单体原料通过供料管线进入聚合反应器，引发剂、单体原料和包含共聚 物的反应组合物在聚合反应器中恒温在-20至+120°C，通过出口将包含共聚物的反应组 合物从聚合反应器中卸料，聚醚大分子单体向聚合反应器中的加入独立于酸单体以如下 方式实现，所述方式为将聚醚大分子单体与引发剂、单体原料和包含共聚物的反应组合 物在聚合反应器中混合，从而使聚醚大分子单体初次与酸单体接触。酸单体的含义应理解为能够进行自由基共聚、含有至少一个碳双键、含有至少 一个酸官能团、且作为酸在水性介质中反应的单体。此外，酸单体的含义还应理解为能 够进行自由基共聚、含有至少一个碳双键、由于在水性介质中的水解反应而形成至少一个酸官能团、且作为酸在水性介质中反应的单体(实例马来酸酐)。在本专利技术的上下 文中，聚醚大分子单体是能够进行自由基共聚，且含有至少一个碳双键和至少两个醚氧 原子的化合物，前提是共聚物中存在的聚醚大分子单体结构单元含有包含至少两个醚氧 原子的侧链。对上述方法而言，重要的是酸单体与聚醚大分子单体仅在聚合反应器中、特别 是在聚合引发剂的存在下接触。这意味着避免了酸单体与聚醚大分子单体之间在共聚前 的副反应，因为酸单体与聚醚大分子单体在聚合条件下在聚合引发剂存在下初次接触。 以此方式，可抑制通常在很大程度上不希望出现的酸单体与聚醚大分子单体间的副反应 (例如水解反应)。通过本专利技术方法制备得到的共聚物超增塑剂作为超增塑剂/减水剂， 或作为水硬粘合剂的分散剂表现出良好性能。本专利技术方法的另一重大优势是预混酸单体与聚醚大分子单体不需要设备，特别 是对于工业级而言，提供这种设备将意味着不可忽视的经济成本。相反，在本专利技术方法 中，所述两种单体的彻底混合在反应组合物中实现，例如借助聚合反应器常带有的搅拌 装置实现。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述酸单体通过聚合进行反应，从而在共聚 物中产生结构单元，该结构单元具有通式(la)、(lb)、(Ic)和/或(Id)之一权利要求其中R3相同或不同，且代表H和/或直链或支链C1-C4烷基； η = 0、1、2、3 或 4 ；R4相同或不同，且代表S03H、PO3H2, O-PO3H2和/或以对位取代的形式存在的 C6H4-SO3H ；1.一种在聚合装置中以连续操作模式制备共聚物的方法，所述聚合装置包含一个具 有供料管线和出口的聚合反应器，自由基聚合引发剂、酸单体和聚醚大分子单体作为单 体原料通过供料管线进入聚合反应器，引发剂、单体原料和包含共聚物的反应组合物在 聚合反应器中恒温在-20至+120°C，通过出口将包含共聚物的反应组合物从聚合反应器 中卸料，聚醚大分子单体向聚合反应器中的加入独立于酸单体以如下方式实现，所述方 式为将聚醚大分子单体与引发剂、单体原料和包含共聚物的反应组合物在聚合反应器中 混合，从而与酸单体初次接触。2.权利要求1的方法，其特征在于所述酸单体通过聚合进行反应，从而在共聚物中产 生结构单元，该结构单元具有通式(Ia)、(Ib)、(Ic)和/或(Id)之一3.权利要求1或2的方法，其特征在于使用的所述酸单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、马 来酸、马来酸酐、马来酸酐的单酯或多种所述组分的混合物。4.权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于所述聚醚大分子单体通过聚合进行反 应，从而在共聚物中产生结构单元，该结构单元具有通式(IIa)、(IIb)和/或(IIc)之一(iia)5.权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于使用的所述聚醚大分子单体为各自优 选含有算术平均值为4至350个氧化烯基的烷氧基化异戊二烯醇和/或烷氧基化羟基丁基 乙烯基醚和/或烷氧基化(甲基)烯丙醇。6.权利要求1至5中任一项的方法，其特征在于将乙烯型不饱和化合物作为单体原料 送入聚合反应器中，并通过聚合进行反应，从而在共聚物中产生结构单元，该结构单元 具有通式(IIIa)和/或(IIIb)7.权利要求1至6中任一项的方法，其特征在于使用的自由基聚合引发剂为氧化还原 引发剂。8.权利要求7的方法，其特征在于选择与还原剂一起使用的体系H2OZFeSO4作为所 述氧化还原引发剂。9.权利要求8的方法，其特征在于使用的所述还原剂为亚硫酸钠、2-羟基-2-亚磺酸 基乙酸的二钠盐、2-羟基-2-磺酸基乙酸的二钠盐、羟基甲亚磺酸钠、抗坏血酸、异抗 坏血酸或其混合物。10.权利要求1至9中任一项的方法，其特征在于送入聚合反应器的所述聚醚大分子 单体相对于每摩尔酸单体的量使得形成的共聚物中酸单体结构单元与聚醚大分子单体结 构单元的算术平均摩尔比为20 1至1 1，优选12 1至1 1。11.权利要求1至10中任一项的方法，其特征在于共聚物的全部结构单元中一共至少 有45mol%、但优选至少80mol%通过酸单体和聚醚大分子单体的聚合制备。12.权利要求1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在聚合装置中以连续操作模式制备共聚物的方法，所述聚合装置包含一个具有供料管线和出口的聚合反应器，自由基聚合引发剂、酸单体和聚醚大分子单体作为单体原料通过供料管线进入聚合反应器，引发剂、单体原料和包含共聚物的反应组合物在聚合反应器中恒温在－２０至＋１２０℃，通过出口将包含共聚物的反应组合物从聚合反应器中卸料，聚醚大分子单体向聚合反应器中的加入独立于酸单体以如下方式实现，所述方式为将聚醚大分子单体与引发剂、单体原料和包含共聚物的反应组合物在聚合反应器中混合，从而与酸单体初次接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C施韦德，M维尔，T曼吉尔，G阿尔布雷克特，V赫佐格，K阿尔特，
申请(专利权)人：建筑研究和技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE