Процесс синтеза сополимеров

Процесс синтеза сополимеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Обычно применяемые диспергаторы для цементирующих композиций как правило обеспечивают хорошее понижение воды, однако они ограничены в их способности сохранять удобоукладываемость на протяжении длительного периода времени. Альтернативным способом пролонгирования сохранения удобоукладываемости является использование добавок-замедлителей. В такой ситуации преимущество сохранения удобоукладываемости часто достигается за счет сроков схватывания и ранней прочности. Применимость этих диспергаторов является таким образом ограниченной в виду их характерных ограничений в молекулярном строении.

Обычно применяемые диспергаторы являются статичными в своей химической структуре в течение долгого времени в цементирующих системах. Их действие регулируется молярным отношением мономера, которое является фиксированным в пределах молекулы полимера. Эффект понижения воды или эффект диспергирования наблюдаются в результате адсорбции диспергатора на цементной поверхности. Поскольку потребляемое количество диспергатора увеличивается в течение долгого времени из-за абразивного износа и образования продукта гидратации, который создает большую площадь поверхности, эти обычно применяемые диспергаторы являются неспособными к реагированию и удобоукладываемость является утраченой.

Как правило, проблемный момент пролонгированной удобоукладываемости решается посредством какого нибудь повторного отволаживания (добавление большего количества воды) в бетоне в пункте размещения для восстановления удобоукладываемости, или посредством добавления большего количества суперпластифицирующей добавки. Добавление воды влечет за собой пониженный предел упругости бетона и таким образом создает потребность в смесях, которые являются "сверх-приспособленными" в отношении расхода цемента. Добавление узла суперпластифицирующей добавки требует наличия перекачивающих установок установленных на грузовых автомобилях, которые являются дорогостоящими, трудными для содержания, и сложными для контроля.

Рассматриваемыми неионогенными сополимерами являются в исходном положении недиспергирующие молекулы, которые имеют низкую афинность или не имеют ее вовсе к частицам цемента, и таким образом не способствуют исходным целям удобоукладываемости цементной композиции. Рассматриваемые сополимеры остаются в растворе, однако, действуют как запас потенциального диспергирующего полимера для будущего использования. Со временем, поскольку потребляемое количество диспергатора увеличивается, по причине или частичной выработки обычно применяемого диспергатора как было обсуждено выше, или факторов частичного или полного подбора состава смеси, эти молекулы подвергаются реакциям гидролиза вдоль основной цепи полимера, которые производят активные связывающие участки и для инициализации и для увеличения связывающей способности полимера, что приводит в результате к in-situ генерированию "активного" диспергирующего полимера в течение долгого времени, для продлевания срока оседания и удобоукладываемости композиции.

Использование рассматриваемых неионогенных сополимеров в качестве запаса потенциального диспергатора в цементирующих композициях обеспечивает пролонгирование сохранения удобоукладываемости сверх того, что ранее было достижимо со статическими полимерами. Использование рассматриваемых неионогенных сополимеров уменьшает потребность повторного отволоживания, и позволяет производителям уменьшать расход цемента (и таким образом стоимость) в подборе состава их смеси. Использование рассматриваемых неионогенных сополимеров позволяет лучше регулировать удобоудобоукладываемость бетонной смеси на протяжении дольшего периода времени, большую однородностью и более жесткий контроль качества для конкретных производителей.

Обеспеченным является процесс для продления удобоукладываемости цементирующей смеси, содержащей гидравлический цемент и воду, предусматривающий введение в цементную смесь примеси, содержащей в значительной степени неионогенный сополимер. В одном воплощении посредством процесса вводится неионогенный сополимер полиэфира-полиэстера в цементную смесь. Посредством рассматриваемого процесса достигается задержание величины осадки и также производство цементирующих композиций с высокой ранней прочностью.

Также обеспеченными являются новые неионогенные сополимеры, которые включают гидролизуемое вещество и по крайней мере одно дисперсионное вещество, и процесс для их синтеза.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Фиг.1 представляет собой графическое представление бетонной осадки как функция времени посредством использования рассматриваемого сополимера в сравнении с обычно применяемыми диспергаторами и не воздействующими на осадку примесями.

Фиг.2 представляет собой графическое представление бетонной осадки как функция времени посредством использования рассматриваемого сополимера в сравнении с обычно применяемыми диспергаторами и не воздействующими на осадку примесями.

Фиг.3 представляет собой графическое представление бетонной осадки как функция времени посредством использования рассматриваемого сополимера в сравнении с обычно применяемыми диспергаторами и не воздействующими на осадку примесями.

Фиг.4 представляет собой графическое представление адсорбции различных воплощений рассматриваемого сополимера на цементирующих частицах как функция времени в сравнении с обычно применяемым диспергатором.

Фиг.5 представляет собой графическое представление гидролизации рассматриваемых сополимеров как функция времени, сравнивая два воплощения рассматриваемого сополимера.

Фиг.6 представляет собой графическое представление цементной осадки как функция времени достигнутой посредством использования различных доз одного воплощения рассматриваемого сополимера в комбинации с обычно применяемым водопонижающим диспергатором в сравнении с обычно применяемым водопонижающим диспергатором.

Фиг.7 представляет собой графическое представление цементной осадки как функция времени достигнутой посредством использования различных воплощений рассматриваемого сополимера в комбинации с обычно применяемым нафталин сульфонатным диспергатором в сравнении с обычно применяемым нафталин сульфонатным диспергатором.

Фиг.8 представляет собой графическое представление цементной осадки как функция времени достигнутой посредством использования различных воплощений рассматриваемого сополимера в комбинации с обычно применяемым поликарбоксилатным диспергатором в сравнении с обычно применяемым поликарбоксилатным диспергатором.

Фиг.9 представляет собой графическое представление цементной осадки как функция времени достигнутой посредством использования различных доз одного воплощения рассматриваемого сополимера в комбинации с обычно применяемым поликарбоксилатным диспергатором в сравнении с обычно применяемым поликарбоксилатным диспергатором.

Фиг.10 представляет собой графическое представление цементной осадки как функция времени достигнутой посредством использования различных воплощений рассматриваемого сополимера содержащего оба и Компонента В и Компонента С в комбинации с обычно применяемым поликарбоксилатным диспергатором в сравнении с обычно применяемым поликарбоксилатным диспергатором.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ

Обеспечен процесс для для продлевания удобоукладываемости цементирующей смеси, содержащей гидравлический цемент и воду, предусматривающий введение в цементную смесь примеси, содержащей в значительной степени неионогенный сополимер, в котором сополимер содержит остатки по крайней мере следующих мономеров:

Компонент А, содержащий по крайней мере один этиленовый ненасыщеный мономер сложного эфира карбоновой кислоты, содеращий гидролизующуюся часть в цементирующей смеси, в котором гидролизируемый остаток мономера содержит активный связывающий участок для компонента цементирующей смеси; и,

по крайней мере один из:

Компонент В, содержащий по крайней мере один этиленовый ненасыщенный мономер сложного эфира карбоновой кислоты или алкенилового эфира, содержащий по крайней мере одну C_2-4 оксиалкиленовую боковую группу приблизительно от 1 до 30 единиц; или,

Компонент С, содержащий по крайней мере один этиленовый ненасыщенный мономер сложного эфира карбоновой кислоты или алкенилового эфира, содержащий по крайней мере одну C_2-4 оксиалкиленовую боковую группу от 31 до приблизительно 350 единиц;

в которых молярное отношение компонента А к сумме молярных отношений компонента В и компонента С составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 10:1. В определенных воплощениях и компонент В и компонент С присутствуют в рассматриваемом сополимере.

Новый, существенным образом неионогенный сополимер полиэфира-полиэстера обеспечен для продления удобоукладываемости цементирующей смеси, содержащей гидравлический цемент и воду, в котором сополимер содержит остатки по крайней мере следующих мономеров:

Компонент А, содержащий по крайней мере один этиленовый ненасыщеный мономер сложного эфира карбоновой кислоты, содержащий гидролизующуюся часть в цементирующей смеси, в котором гидролизируемый остаток мономера содержит активный связывающий участок для компонента цементирующей смеси; и,

по крайней мере один из:

Компонент В, содержащий по крайней мере один этиленовый ненасыщенный мономер сложного эфира карбоновой кислоты или алкенилового эфира, содержащий по крайней мере одну C_2-4 оксиалкиленовую боковую группу приблизительно от 1 до 30 единиц; или

Компонент С, содержащий по крайней мере один этиленовый ненасыщенный мономер сложного эфира карбоновой кислоты или алкенилового эфира, содержащий по крайней мере одну С_2-4 оксиалкиленовую боковую группу от 31 до приблизительно 350 единиц;

в которых молярное отношение компонента А к сумме молярных отношений компонента В и компонента С составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 10:1. В определенных воплощениях присутствуют и компонент В и компонент С.

Также обеспечен цементирующий состав, содержащий гидравлический цемент, воду, и примесь, содержащую неионогенный сополимер полиэфира-полиэстера, упомянутый выше.

Обеспечен процесс приготовления неионогенного сополимера, включающего по крайней мере один гидролизующийся остаток мономера и, по крайней мере, один остаток полиэфирного макромономера в полунепрерывном режиме работы в аппарате полимеризации, содержащем реактор полимеризации, объединенный с, или соединенный с устройством измерения, процесс, включающий:

введение, по крайней мере, порции полиэфирного макромономера с низкой реакционной способностью (относительно гидролизуемого мономера) и воды в реактор полимеризации, в котором гидролизующийся мономер с более высокой реакционной способностью, который добавлен к нему формирует водную среду смеси реакции полимеризации, в котором необязательно водная среда присутствует в форме водного раствора;

введение, по крайней мере, порции гидролизующегося мономера в устройство измерения;

добавление, по крайней мере, части гидролизующегося мономера в реактор полимеризации из устройства измерения;

передача инициатора свободнорадикальной полимеризации в реактор полимеризации перед и/или во время добавления гидролизующегося мономера в реактор полимеризации, при которой гидролизующийся мономер и полиэфирный макромономер являются прореагировавшими в водной среде смеси реакции полимеризации посредством свободнорадикальной полимеризации с формированием неионогенного сополимера; и,

подвержение реакционной смеси полимеризации, в то же время как скорость добавления гидролизующегося мономера и/или по крайней мере компонента инициатора свободнорадикальной полимеризации изменяются пошагово или непрерывно;

в котором никакой мономер не вводится в реактор полимеризации для включения ионных цементирующих связывающих участков в неионогенный сополимер перед смешиванием сополимера в щелочной водной окружающей среде (включая, но не ограничиваясь, цементый состав).

В одном воплощении рассматриваемая система сополимерной примеси может включать различные порции водопонижающего полимера, используемого в комбинации с рассматриваемым сополимером, в котором связывающие участки были существенным образом защищены до такой степени, что сополимер по сути не имел никаких свойств диспергирования, когда он был изначально дозирован. К примеру, по причине отсутствия частей ионных связей в сополимере при дозировании, по сути нет никакой начальной диспергирующей активности. После дозирования, или введения в цементирующий состав, деактивированные или защищенные части связывающих участков в рассматриваемых сополимерах гидролизируются, или активизированы при соответствующем уровне, чтобы противостоять потере дисперсии, которая ожидается тогда, когда пластифицирующая добавка будет использоваться в одиночку. В других воплощениях защищенные части связывающих участков могут быть выбраны основываясь на их уровне (нях) гидролиза, чтобы оптимизировать удобоукладываемость в течение долгого времени по сравнению с обычными пластифицирующими добавками.

Использование системы примеси рассматриваемого сополимера имеет определенные преимущества по сравнению с системой дискретного компонента в том, что производитель бетона имеет фактически бесконечную возможность соответствовать различным условиям, которые могут возникнуть в условиях эксплуатации. К примеру, производителю, возможно, не требуется значительно расширенное удержание осадки для проектов для ближних перевозок, и поэтому подбор состава цементирующей смеси может включать совсем немного неионогенного сополимера, а не полагатся, главным образом, на обычную пластифицирующую добавку для эффективности удобоукладываемости. Это может также иметь место в условиях холодной погоды. Однако, в более теплых условиях, или для проектов с более длинными перевозками, все более и более была бы потребность в дополнительном количестве гидролизующегося неионогенного сополимера и потенциально меньшего количества обычной пластифицирующей добавки. Проблеммы изменчивости от партии к партии в эксплуатационных требованиях цементирующих смесей, и час от часу различия в температуре, могут быть разрешены посредством системы сополимерной примеси для оптимальной эффективности в готовой бетонной смеси, и к уменьшению размеров, фирм-изготовителей сборного железобетона.

Гидравлическим цементом может быть портландцемент, кальциевоалюминатный цемент, магнезиофосфатный цемент, магниевый фосфатокалиевый цемент, сульфоалюминат кальциевый цемент, пуццолановый цемент, шлаковый цемент, или любое другое подходящее гидравлическое вяжущее вещество. Агрегат может быть включен в цементирующий состав. Агрегатом может быть оксид кремния, кварц, песок, мраморный щебень, стеклянные шары, гранит, известняк, кальцит, полевой шпат, аллювиальные пески, любой другой долговечный агрегат, и их смеси.

Неионогенные сополимеры системы примеси рассматриваемого сополимера имеют все, или существенным образом все их потенциальные цементные связывающие участки блокированными, или защищеными гидролизуемыми группами, которые устойчивы к условиям хранения и составления рецептур, но эти латентные связывающие участки являются активированными для того, чтобы быть разблокированными или незащищенными, когда сополимер входит в контакт с сильно щелочной химической средой, которая находится в цементирующих смесях бетона. Поэтому, неионогенные сополимеры имеют немного или не имеют вовсе сходство с цементными частицами при введение в цементирующий состав, но развивают сходство в течение долгого времени, когда гидролизуемые группы подвергают гидролизу.

В качестве иллюстрации, но не для ограничения, гидролизуемое вещество может содержать по крайней мере один из группы, включающей C_1-20 алкиловый эфир, C_1-20 аминоалкиловый эфир, C_2-20 спирт, C_2-20 аминоспирт, или амид. Гидролизуемые вещества могут включать, но не ограничены, акрилат или метакриловые сложные эфиры различных групп, имеющих уровни гидролиза, которые делают их подходящими для шкалы времени приготовления бетонной смеси и укладки в определенных воплощениях до от приблизительно 2 до приблизительно 4 часов. К примеру, в одном воплощении этиленовый ненасыщенный мономер компонента А может включать сложный эфир акриловой кислоты с функциональностью сложного эфира, содержащего гидролизуемое вещество. В определенных воплощениях гидроксиалканольная, такая как гидроксиэтанольная или гидроксипропилового спирта функциональность содержит латентные связывающие участки в виде гидролизуемого вещества остатка сложного эфира карбоновой кислоты. Поэтому функциональность сложного эфира может включать по крайней мере одну функциональность из гидроксипропила или гидроксиэтила. В других воплощениях другие типы латентных участков связывания с различными показателями гидролиза сложных эфиров с образованием карбоновых кислот обеспечены, такие как акриламид или метакриламид производные. В определенных воплощениях этиленовый ненасыщенный мономер компонента А может включать имид, не обязательно включая малеинимид.

Конечно, рассматриваемый сополимер может включать остатки больше чем одного этиленового ненасыщенного мономера компонента А, содержащего гидролизуемое вещество. К примеру, более чем один этиленовый ненасыщенный мономер компонента А, содержащий гидролизуемое вещество, может включать остатки а) больше чем одного типа этиленового ненасыщенного мономера; b) больше чем одного гидролизуемого вещества; или с) комбинации больше чем одного типа этиленового ненасыщенного мономера и больше чем одного гидролизуемого вещества. В качестве иллюстрации, но не для ограничения, гидролизуемое вещество может включать по крайней мере одну или больше чем одну C_2-20 спиртовую функциональность.

Выбор одного из двух или обеих из этих типов фрагмента остатка этиленового ненасыщенного мономера, включенного в сополимерную цепь, и производная гидролизуемого вещества, или гидролизуемая боковая группа, связанная с остатком, так же как тип связи, возздействуют на уровень гидролиза латентного участка связывания при использовании, и таким образом на продолжительность удобоукладываемости цементирующего состава, содержащего неионогенный сополимер.

Боковая цепь, содержащая группы мономеров компонента В и компонента С, может включать от C₂ до C₄ оксиалкиленовых цепей переменной длины, то есть, переменное число оксиалкиленовых фрагментов таких как один из двух (поли) этилен оксид, (поли) пропилен оксид, или их комбинации, и может включать связи, такие как сложные эфиры или эфиры. В определенных воплощениях порция боковых цепей имеет относительно более короткую длинну (более низкая молекулярная масса) способствующую улучшенной массовой эффективности, и порция боковых цепей имеет относительно более длинную длину (более высокая молекулярная масса), способствующую повышенному эффекту диспергировагния, когда латентные связывающие участки гидролизируются и становятся доступными для связывания с цементными частицами.

В определенных воплощениях мономеры одного или более компонента В и/или одного или более компонента С могут быть негидролизуемые в цементирующих составах. В определенных воплощениях расссматриваемого неионогенного сополимера по крайней мере один из этиленовых ненасыщенных мономеров компонента В или компонента С может включать негидролизуемый C_2-8 сложный эфир карбоновой кислоты. В определенных других воплощениях по крайней мере один из этиленовых ненасыщенных мономеров компонента В или компонента С может дополнительно или альтернативно включать C_2-8 алкениловую группу, не обязательно группу негидролизуемого C_2-8 алкенилового эфира.

В последних воплощениях негидролизуемый этиленовый ненасыщенный мономер может включать винил, аллил или (мет) аллиловый эфир, или может быть получен из ненасыщенного спирта C_2-8. В качестве иллюстрации, но не для ограничения, ненасыщенный спирт C_2-8 может быть по крайней мере одним из винилового спирта, (мет) аллилового спирта, изопренола, или другого метил-бутенола.

В других воплощениях по крайней мере один из этиленовых ненасыщенных мономеров компонента В или компонента С может включать сложный эфир (мет) акриловой кислоты.

Оксиалкиленовая боковая группа этиленовых ненасыщенных мономеров компонента В и/или компонента С может включать по крайней мере один из этиленоксида, пропиленоксида, полиэтиленоксида, полипропиленоксида, или их смесей. Оксиалкиленовые фрагменты могут присутствовать в форме гомополимеров, или случайных или блоксополимеров. В зависимости от мономеров, из которых синтезируется сополимер, по крайней мере одна из боковых групп этиленового ненасыщенного мономера компонента В или компонента С может содержать по крайней мере один C₄ оксиалкиленовый фрагмент.

В определенных воплощениях неионогенный сополимер может включать дополнительные неионогенные, не-гидролизуемые остатки мономера компонента D, полученные из других не-гидролизуемых этиленовых ненасыщенных мономеров, таких как, но не ограничиваясь, стирол, этилен, пропилен, изобутен, альфа-метил стирол, метилвиниловый эфир, и т.п.

В определенных воплощениях, молярное отношение компонента А к компонентам В и С, то есть, (А): (В+С), составляет между от приблизительно 1:1 до приблизительно 10:1, в определенных воплощениях от приблизительно 1:1 до приблизительно 9:1. В определенных воплощениях, где и компонент В и компонент С присутствуют в сополимере, молярное отношение (В): (С) составляет между от приблизительно 0.7: 0.3 до приблизительно 0.3: 0.7. В других воплощениях, молярное отношение (В): (С) составляет между от приблизительно 0.95: 0.05 до приблизительно 0.05: 0.95.

В определенных воплощениях неионогенный сополимер представлен следующей общей формулой (I):

в которой Q представляет собой этиленовый ненасыщенный мономер компонента А, содержащий гидролизуемое вещество; G включает О, С (O)-O, или O-(СН₂)_р-O, где р=от 2 до 8, и в котором смеси G являются возможными в той же самой молекуле полимера; R¹ и R² каждый независимо содержат по крайней мере один С₂-С₈ алкил; R³ содержит (СН₂)с в котором, каждое с имеет значение цифры от 2 до приблизительно 5, и в котором смеси R³ являются возможными в той же самой молекуле полимера; каждый R⁵ содержит по крайней мере один из Н, C_1-20 (линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный) радикал алифатического углеводорода, C_5-8 радикал циклоалифатического углеводорода, или замещенный или незамещенный C_6-8 арил радикал; m=от 1 до 30, n=от 31 до приблизительно 350, w=от приблизительно 1 до приблизительно 10, y=от 0 до приблизительно 1, и z=от О до приблизительно 1; и в котором y+z составляет больше чем от 0 до приблизительно 1, и w составляет меньше чем или равно 10 сумм y+z. Примеры этиленового ненасыщенного мономера, содержащего гидролизуемое вещество, обсуждены выше.

В особых воплощениях неионогенный сополимер представлен следующей общей формулой (II):

в которой G содержит О, С(O)-O, или O-(СН₂)_р-O, где р=от 2 до 8, и в которой смеси G являются возможными в той же самой молекуле полимера; R содержит по крайней мере один из Н или СН₃; R¹ и R² каждый независимо содержит по крайней мере один C₂-С₈ алкил; R³ содержит (СН₂)_с в котором каждое с имеет значение цифры от 2 до приблизительно 5, и в которой смеси R³ являются возможными в той же самой молекуле полимера; Х содержит гидролизуемое вещество; каждый R⁵ содержит по крайней мере один из Н, C_1-20 (линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный) радикал алифатического углеводорода, C_5-8 радикал циклоалифатического углеводорода, или замещенный или незамещенный С_6-14 арильный радикал; m=от 1 до 30, n=от 31 до приблизительно 350, w=от приблизительно 1 до приблизительно 10, y=от 0 до приблизительно 1, и z=от 0 до приблизительно 1; и в котором y+z составляет больше чем от 0 до приблизительно 1, и w составляет меньше чем или равно 10 сумм y+z. Согласно этой формуле, в определенных воплощениях, гидролизуемая часть может содержать по крайней мере один из алкилового эфира, аминоалкилового эфира, гидроксиалкилового эфира, аминогидроксиалкилового эфира, или амида, такого как акриламид, метакриламид, и их производных.

В определенных воплощениях неионогенный сополимер представлен следующей общей формулой (III):

в которой G содержит О, С(O)-O, или O-(СН₂)_р-O, где р=от 2 до 8, и в которой смеси G являются возможными в той же самой молекуле полимера; R содержит по крайней мере один из Н или СН₃; R¹ и R² каждый независимо содержит по крайней мере один C₂-С₈ алкил; R³ содержит (СН₂)с в котором, каждое с имеет значение цифры от 2 до приблизительно 5, и в которой смеси R³ являются возможными в той же самой молекуле полимера; R⁴ содержит по крайней мере один из C_1-20 алкила или C_2-20 гидроксиалкила; каждый R⁵ содержит по крайней мере один из Н, C_1-20 (линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный) радикал алифатического углеводорода, C_5-8 радикал циклоалифатического углеводорода, или замещенный или незамещенный C_6-14 арил радикал; m=от 1 до 30, n=от 31 до приблизительно 350, w=от приблизительно 1 до приблизительно 10, y=от 0 до приблизительно 1, и z=от 0 до приблизительно 1; и в котором y+z составляет больше чем от 0 до приблизительно 1, и w составляет меньше чем или равно 10 сумм y+z. Согласно этой формуле, в определенных воплощениях, неионогенный сополимер может быть использован когда каждое р имеет значение 4; каждый R⁴ содержит C₂H₂OH или С₃Н₆ОН; каждый R⁵ содержит Н; m=приблизительно от 5 до 30, n=от 31 до приблизительно 250, w=от приблизительно 1 до приблизительно 9, у=0 до приблизительно 1, и z=0 до приблизительно 1; и в котором y+z составляет больше чем от 0 до приблизительно 1, и w составляет меньше чем или равно 9 сумм y+z.

Что касается формул (I), (II) и (III) в определенных воплощениях молярное отношение w к (y+z) может быть от приблизительно 1:1 до приблизительно 10:1. Также что касается формул (I), (II) и (III), в определенных воплощениях молярное отношение w к (y+z) может быть от приблизительно 1:1 до приблизительно 9:1.

Рассматриваемые неионогенные сополимеры могут быть приготовлены посредством комбинирования их соответствующих мономеров замещенных компонентов, и инициированием со-полимеризации, или посредством следующих методик полимеризации.

Неионогенный сополимер может быть приготовлен посредством порционных, полупорционных, полунепрерывных или непрерывных процедур, включая введение компонентов во время инициирования полимеризации, посредством методик линейной дозировки, или посредством методик расчетливой возрастающей дозировки с изменениями в дозировке пошагово или непрерывно, и для более высоких и/или более низких уровней дозировки по сравнению с предыдущим уровнем.

Обеспечен процесс приготовления неионогенного сополимера, содержащего по крайней мере один гидролизуемый остаток мономера и по крайней мере один остаток полиэфирного макромономера в полунепрерывном режиме работы в аппарате полимеризации, содержащем реактор полимеризации, объединенный с, или соединненный с устройством измерения, процесс, содержащий:

введение, по крайней мере, порции полиэфирного макромономера с низкой реакционной способностью (относительно гидролизуемого мономера) и воды в реактор полимеризации, в котором гидролизующийся мономер с более высокой реакционной способностью, который добавлен к нему формирует водную среду смеси реакции полимеризации, в котором необязательно водная среда присутствует в форме водного раствора;

введение, по крайней мере, порции гидролизующегося мономера в устройство измерения;

добавление, по крайней мере, порции гидролизующегося мономера в реактор полимеризации из устройства измерения;

передача инициатора свободнорадикальной полимеризации в реактор полимеризации перед и/или во время добавления гидролизующегося мономера в реактор полимеризации, в которой гидролизующийся мономер и полиэфирный макромономер являются прореагировавшими в водной среде смеси реакции полимеризации посредством свободнорадикальной полимеризации с формированием неионогенного сополимера; и,

подвержение реакционной смеси полимеризации, в то время как скорость добавления гидролизующегося мономера и/или по крайней мере компонента инициатора свободнорадикальной полимеризации изменяются пошагово или непрерывно;

в котором никакой мономер не вводится в реактор полимеризации для включения ионных цементирующих связывающих участков в неионогенный сополимер перед смешиванием сополимера в щелочной водной окружающей среде (включая, но не ограничиваясь, цементый состав).

В определенных воплощениях по крайней мере 70 мол. % полиэфирного макромономера, первоначально введенного в реактор полимеризации, являются преобразованными посредством свободнорадикальной полимеризации.

Гидролизуемые мономеры включают мономеры, которые способны к свободнорадикальной полимеризации, имея по крайней мере одну углеродную двойную связь. В существующем контексте полиэфирные макромономеры представляют собой соединения, которые способны к свободнорадикальной полимеризации и имеющие по крайней мере одну углеродную двойную связь и по крайней мере два эфирных атома кислорода. В определенных воплощениях у полиэфирных макромономерных частей, присутствующих в сополимере, имеют боковые цепи, которые содержат по крайней мере два эфирных атома кислорода.

Не является необходимым, хотя возможно, первоначально ввести весь полиэфирный макромономер, прореагировавший посредством свободнорадикальной полимеризации в реакторе полимеризации в реактор полимеризации перед тем, как гидролизуемый мономер будет дозирован. Однако, в определенных воплощениях по крайней мере 50 мол. %, в других воплощениях по крайней мере 80 мол. %, и во многих других воплощениях приблизительно 100% частей полиэфирного макромономера включены в сополимер посредством реакции полиэфирного макромономера, который первоначально введен в реактор полимеризации перед тем, как гидролизуемый мономер будет дозирован. Затем необязательно остающийся полиэфирный макромономер может непрерывно подаваться в реактор полимеризации, в то время как гидролизуемый мономер будет дозирован. Полиэфирный макромономер может быть подан в реактор полимеризации отдельно от гидролизуемого мономера и/или как смесь с гидролизуемым мономером (к примеру, также первоначально вводя полиэфирный макромономер в дополнение к гидролизуемому мономеру в устройство измерения). Устройство измерения может иметь различные формы и может управляться вручную и/или автоматически.

Согласно этому процессу синтеза, включая селективное измерение, возможно приготовить однородные сополимеры, и сделать это с учетом молекулярной массы (низкий коэффициент полидисперсности распределения молекулярной массы) и принимая во внимание относительную пропорциональность частей мономера в сополимере (химическая однородность). Эта однородность неионогенного сополимера приводит к тому же самому являющемуся особенно подходящим как примесь удержания удобоукладываемости для гидравлических вяжущих веществ. Процесс можно также оценить как являющийся экономичным, поскольку хороший эффект достигнут лишь с небольшим усилием измерения, в результате "измерения высокой эффективности".

Поэтому возможно достигнуть более гомогенного распределения остатков мономера в сополимере для более высокой производительности в отношении удобоукладываемости как измерено посредством задержания осадки как только сополимеры введены в цементирующий состав и впоследствии гидролизуются.

В дополнение к гидролизуемому мономеру и полиэфирному макромономеру, могут также использоваться дополнительные типы мономера. В определенных воплощениях они могут реагировать вследствие того, что на практике виниловое или этиленовое ненасыщенное соединение подают в реактор полимеризации как мономерный исходный материал, где соединение реагирует посредством полимеризации.

В одном воплощении полиэфирный макромономер первоначально введен в реактор полимеризации в количестве на моль гидролизуемого мономера, который будет измерен, так, что среднее арифметическое молярного отношения остатков гидролизуемых мономеров к остаткам полиэфирного макромономера от 10:1 до 1:1, и в других воплощениях молярное отношение от 9:1 до 1:1, будет установлено в сформированном сополимере.

В определенных воплощениях, окислительно-восстановительный инициатор или система окислительно-восстановительного инициатора используется в качестве инициатора свободнорадикальной полимеризации. Комбинация H₂O₂/FeSO₄ может использоваться в качестве системы окислительно-восстановительного инициатора в определенных воплощениях вместе с восстанавливающим агентом. Сульфит натрия, двунатриевая соль 2-гидрокси-2-сульфонуксусной кислоты, двунатриевая соль 2-гидрокси-2-сульфонуксусная кислоты, гидроксиметансульфинат натрия, аскорбиновая кислота, изоаскорбиновая кислота или их смеси являются подходящими в качестве восстанавливающих агентов в пределах системы окислительно-восстановительного инициатора. Другие системы являются также подходящими в качестве системы окислительно-восстановительного инициатора, к примеру те, которые основаны на гидропероксиде трет-бутила, пероксодисульфате аммония или пероксодисульфате калия.

В одном воплощении, инициирующие компоненты, к примеру. H₂O₂, и полиэфирный макромономер подают одновременно в предварительно перемешанной форме (такой как в одном потоке) в реактор полимеризации.

В принципе, однако, все соединения, разлагающиеся на свободные радикалы при условиях полимеризации, могут использоваться в качестве инициаторов, такие как, к примеру, пероксиды, гидропероксиды, персульфаты, азосоединения и перфосфаты. Когда формирователь свободного радикала объединен с подходящими восстанавливающими агентами, получают известные окислительно-восстановительные системы или окислительно-восстановительные катализаторы. Подходящими восстанавливающими агентами являются к примеру, сульфит натрия, двунатриевая соль 2-гидрокси-2-сульфонуксусной кислоты, двунатриевая соль 2-гидрокси-2-сульфонуксусной кислоты, натрия гидроксиметансульфонат, аскорбиновая кислота, изоаскорбиновая кислота, амины, такие как диэтаноламин или триэтаноламин, гидроксиламин или их смеси. В некоторых воплощениях, растворимые в воде соли переходных металлов, таких как железо, кобальт, никель или серебро, могут быть дополнительно применены с использованием окислительно-восстановительных систем или катализаторов, и в определенных воплощениях, могут быть использованы соли железа (присутствующие главным образом в двухвалентной форме).

В основном, компонент системы окислительно-восстановительного инициирующего вещества и/или восстановительного агента может быть передан в реактор полимеризации после того, как pH полимеризации был установлен, и во время измерения на входе гидролизуемого мономера.

рН полимеризации в водной среде может быть установлен так, чтобы относительно используемого инициирующего вещества свободнорадикальной полимеризации формирование свободного радикала за единицу времени (выход свободного радикала) было высоко или приблизительно в максимуме. Инициирующее вещество полимеризации или используемая система инициирующего вещества полимеризации таким образом влияют и помогают приблизительно определить рН полимеризац