[发明专利]制备共聚物的连续操作方法

说明书

本发明涉及一种制备共聚物的方法，所述共聚物，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(Flieβmittel)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，本发明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℃，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)。在本发明的上下文中，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)。通过本发明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。

本发明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，在本发明方法中，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。

在本发明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(Ia)、(Ib)、(Ic)和/或(Id)之一

其中