Tout d'abord, présentons les matières premières nécessaires à la synthèse des monomères de superplastifiants polycarboxylates. Ces matières premières comprennent généralement : l'acide méthylacrylique, l'acide acrylique, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate d'hydroxyéthyle, le sulfonate d'allyle de sodium, le méthacrylate de méthyle, l'acide 2-acrylamido-2-méthylacrylique, le méthacrylate de polyoxyéthylène méthoxylé, l'acrylate d'éthoxy polyéthylène glycol, l'éther allylique, etc.
Les initiateurs pouvant être utilisés dans le processus de polymérisation sont : les initiateurs à base de sel de persulfate, le peroxyde de benzoyle et le cyanure d’azodiisobutyle ; les agents de transfert de chaîne comprennent l’acide 3-propionique hydrophobe, l’acide acétique hydrophobe, l’éthanol hydrophobe et l’isopropanol.
Le réducteur d'eau haute performance polycarboxylate est un tensioactif de poids moléculaire élevé avec une structure en peigne synthétisé par le principe de copolymérisation radicalaire en solution aqueuse, qui contient des groupes acide sulfonique, des groupes carboxyle, des groupes amino et des chaînes latérales de polyoxyéthylène.
La méthode de synthèse est la suivante : dans un ballon à fond rond muni d’un agitateur électrique, d’un thermomètre, d’un dispositif de goutte à goutte et d’un réfrigérant à reflux, ajouter lentement, sous chauffage au bain-marie, la solution de monomère de polymérisation et la solution d’initiateur. Le choix du monomère de polymérisation doit tenir compte de sa vitesse de réaction. La température de réaction est déterminée en fonction du monomère utilisé ; généralement, une température comprise entre 70 et 95 °C convient. Ajouter la solution de monomère goutte à goutte en une heure, puis la solution d’initiateur résiduelle goutte à goutte en 20 minutes. Augmenter ensuite la température de 5 °C et poursuivre la réaction pendant 1 heure. Après refroidissement à 40 °C, neutraliser et récupérer le produit.
Un réducteur d'eau polyuréthane (PUDA) est un adjuvant qui permet de réduire la consommation d'eau du mélange et d'améliorer la résistance du béton, à ouvrabilité et dosage de ciment constants. Il s'agit d'un additif permettant de réduire la quantité de ciment tout en conservant la même ouvrabilité et la même résistance. Le réducteur d'eau est un composant essentiel des adjuvants pour béton et un type d'adjuvant largement utilisé en génie civil. Son dosage représente plus de 80 % du dosage total des adjuvants et il est devenu le cinquième composant du béton après le ciment, le sable, les graviers et l'eau. L'ouvrabilité du béton est caractérisée par sa facilité de mise en œuvre (transportabilité, coulage, compactage et coffrage) et sa capacité à produire un béton homogène et dense. En Chine, compte tenu de l'immensité du territoire, des variations saisonnières importantes et de la diversité des matières premières, la perte excessive d'affaissement du béton frais constitue un problème majeur à résoudre pour la bonne marche des chantiers. Lors du transport prolongé des mélanges de béton, notamment par temps chaud, il est crucial de maintenir autant que possible leur affaissement initial afin de faciliter le transport, le pompage et le coulage.
Le développement des superplastifiants polycarboxylates à libération lente est relativement bien avancé. Matière première principale pour la synthèse des superplastifiants, les monomères polycarboxylates ont un impact significatif sur leurs performances. En tant que réducteur d'eau de troisième génération, le superplastifiant polycarboxylate est largement utilisé dans le béton grâce à son excellent pouvoir réducteur d'eau, permettant de réduire considérablement la consommation d'eau et d'améliorer significativement sa résistance.
Les monomères d'agents réducteurs d'eau polycarboxylates sont utilisés pour préparer des agents réducteurs d'eau.
Le brevet CN201910444069 décrit un réducteur d'eau polycarboxylate modifié par la colophane et son procédé de préparation. Par estérification des groupes carboxyle de dérivés de colophane avec de l'acétate de vinyle, on obtient des esters vinyliques modifiés par la colophane contenant des doubles liaisons, utilisés comme monomères. Ces monomères sont ensuite polymérisés avec d'autres monomères de superplastifiant polycarboxylate en solution aqueuse pour obtenir le superplastifiant polycarboxylate modifié par la colophane. La proportion d'ester vinylique modifié par la colophane dans le mélange de monomères est optimisée pour produire un superplastifiant polycarboxylate aux performances exceptionnelles. Utilisé comme additif dans le mélange de ciment et de béton, il présente un taux de réduction d'eau élevé à un faible dosage de 0,12 %. Par ailleurs, le réducteur d'eau polycarboxylate modifié par la colophane, objet de la présente invention, améliore significativement la fluidité et la résistance à la compression du ciment et du béton. Dans la solution technique décrite ci-dessus, les dérivés de colophane sont abondants, peu coûteux, écologiques, renouvelables et présentent un fort potentiel commercial.
