Sintesi solvent-free di un additivo superfluidificante per calcestruzzo a base di policarbossilati eteri

Abstract

In questo lavoro di tesi si è cercato di ottimizzare la sintesi di un additivo superfluidificante a base di policarbossilati eteri impiegando come substrati acido acrilico e metil polietilenglicole (mPEG) a catena lunga. L’impiego di una catena mPEG più lunga, rispetto alle consuete sintesi industriali di questi additivi (BASF), comporta una maggiore difficoltà nell'eseguire l’esterificazione che consiste in un primo stadio di reazione tra il substrato acrilico e mPEG, in presenza di un inibitore di polimerizzazione e di un secondo stadio di polimerizzazione in soluzione acquosa in presenza di un iniziatore radicalico (IdR) e di un regolatore di catena (RdC). Infatti utilizzando catene di mPEG più lunghe, è necessario aumentare la temperatura di esterificazione che implica la necessità di introdurre ulteriore inibitore di polimerizzazione che inibisce di fatto la fase di polimerizzazione. Pertanto, in questo lavoro di tesi si è cercato di controllare la fase di esterificazione durante la fase di polimerizzazione, introducendo nel reattore contemporaneamente RdC, IdR, e il catalizzatore acido di esterificazione (CdE). Sono state investigate differenti concentrazioni di RdC, e di CdE, registrando una forte interazione reciproca imprevedibile. Di conseguenza, è risultato necessario variare la metodica introducendo RdC e CdE con tempistiche differenti. Sulla base di queste osservazioni preliminari è stata sviluppata una nuova metodologia di sintesi in 2 fasi: una prima di polimerizzazione e una seconda di esterificazione. L’obiettivo della polimerizzazione è quello di ottenere lo scheletro della molecola sul quale, successivamente, legare le molecole di mPEG durante l’esterificazione. La sperimentazione è stato sviluppata impiegando il “disegno sperimentale”, metodo che consente di ridurre considerevolmente i tempi e i costi della ricerca. I risultati ottenuti sono molto interessanti sia per quanto riguarda il profilo del polimero che le sue prestazioni. Infatti, la prova del flow, a pari prestazione, richiede il 33% in meno di dosaggio di additivo, con un evidente risparmio economico. Studi successivi dovranno necessariamente approfondire la sintesi della catena poliacrilica, poiché la viscosità del sistema (sintesi solvent-free) comporta notevoli limitazioni reattive. Sintetizzando una catena poliacrilica con un indice di polidispersione basso e un peso molecolare ottimale, sulla quale legare le catene di mPEG, si potrebbero conseguire ulteriori miglioramenti.