[发明专利]制备共聚物的半连续操作法

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—— 的水性泥浆中以改进其加工性，即可捏合性、可分散性、可喷洒性、可 泵性或可流动性。此类混合物能够分解固体附聚物、分散形成的颗粒并 由此改进可加工性。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致的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/粘合剂比例下改进可加工性，使用通常称为减水剂或超级增塑剂的混 合物。实际上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。

实际上，所述共聚合通常通过半间歇法实现。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、酸单体和水放入聚合反 应器，酸单体从计量设备中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 在聚合反应器中形成水性介质，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10∶1至1∶10，并且计量加 入酸单体条件是，将计量加入的全部酸单体的至少70mol％在5至19分 钟的过程中以恒定或者在有限范围内变化的计量加入速率计量加入，在 有限范围内变化的计量加入速率表示最大加入速率比最小加入速率大至 多3倍。

酸单体应理解为表示能够发生自由基共聚合、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共聚合并且具有 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。

高质量的共聚物产品可以特别经济的方式用本发明方法制备。共聚 物产品的良好质量是基于共聚单体单元在整个聚合物链中明显更均匀的 分布和由此获得的显著改善的计量加入效率和性能特性，例如随着时间 推移的减水性和可加工性的保留度。

特别是，由于短的计量加入时间而产生的快速反应时间使本发明具 有成本效率。由于每单位时间可运行较多批次，因而可在相应的设备中 制备显著更多的共聚物。

在本发明的一个优选实施方案中，将计量加入的全部酸单体的至少 85mol％在7至17分钟的过程中以恒定或者在有限范围内变化的计量加 入速率计量加入，在有限范围内变化的计量加入速率表示最大加入速率 比最小加入速率大至多1.7倍，优选至多1.15倍。实际中，一般采用恒 定的计量加入速率。

通常，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