[发明专利]一种酯化大单体及以其为原料合成的聚羧酸系减水剂

说明书

技术领域

本发明属于聚羧酸系减水剂技术领域，具体涉及一种酯化大单体-衣康酸聚乙二醇酯(IAPEG)的制备及以其为原料制备的新型聚羧酸系高性能减水剂。

背景技术

自20世纪80年代聚羧酸系混凝土减水剂问世以来，由于其具有掺量低、减水率高、混凝土坍落度损失小且不引起明显缓凝、生产过程绿色环保等优点，成为了综合性能最优、应用前景最好的一类混凝土减水剂。因此，对它的研究也就成为混凝土外加剂中的一个热点问题。在国外，1986年就有聚羧酸系减水剂的产品投入市场，随着对聚羧酸系减水剂的作用机理、结构与性能的关系等的研究日益深入，合成工艺日趋成熟，其产量及用量也逐年增大，现在市场化的各种品种、型号及品牌的产品早已名目繁多。而我国对聚羧酸系减水剂的研究起步较晚，20世纪90年代中后期才开始，工业化生产与应用开始于21世纪初期，但到目前为止，国内减水剂的生产应用还是以萘系为主，聚羧酸系减水剂的生产应用还不是很广泛。

一般聚羧酸系减水剂的分子结构为梳型，主链为碳氢链，带有羧基等能提供静电斥力的减水功能基团，侧链为具有亲水作用的长聚醚链，提供空间位阻。目前聚羧酸系减水剂一般采用(甲基)丙烯酸或马来酸酐与聚乙二醇单甲醚先酯化合成大分子单体，然后再用大分子单体与其他含有活性基团的小分子单体共聚。但是，(甲基)丙烯酸酯化后，羧基被消耗，所得大分子单体不再含有具有减水作用的羧基，若采用马来酸酐代替(甲基)丙烯酸，由于马来酸酐的聚合活性较差，会影响后一步的聚合反应的进行。另一方面，聚乙二醇单甲醚只能依赖进口，价格昂贵，使得聚羧酸系减水剂的成本一直居高不下。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种用于合成新型聚羧酸系减水剂的酯化大单体-衣康酸聚乙二醇酯(记为IAPEG)。

本发明的又一目的在于提供上述酯化大单体的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种以上述酯化大单体为原料制备的聚羧酸系高性能减水剂。

本发明的目的还在于提供上述聚羧酸系减水剂的制备方法。该减水剂的制备工艺简单、可操作性强、绿色环保。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种酯化大单体，即衣康酸聚乙二醇酯(IAPEG)，该大单体的结构式如式1所示：

式1

其中，R₁为-H，

R₂为-H，

式中，R₁与R₂不同时为-H；n均为9～99的整数。

上述酯化大单体，即衣康酸聚乙二醇酯(IAPEG)的制备方法包括以下步骤：

将聚乙二醇加入反应器中，加热使聚乙二醇融化，然后依次加入阻聚剂、衣康酸、催化剂及带水剂，升温至80℃～110℃，恒温搅拌反应4h～8h；反应结束后，除去带水剂，得到酯化大单体粗品；将粗品溶于二氯甲烷中，然后用NaOH溶液洗至水层无色，再用饱和NaCl溶液洗涤，除去二氯甲烷，即得酯化大单体IAPEG。所述NaOH溶液的质量浓度为5％；所述用饱和NaCl溶液洗涤的次数为3～5次。

其中，聚乙二醇的分子量为600～4000；聚乙二醇与衣康酸的摩尔比n(PEG)∶n(IA)＝(0.8～1.2)∶1.0；所述阻聚剂为对苯二酚、对苯醌和对苯二酚单甲醚中的一种或两种，添加量为衣康酸质量的0.5％～4％；所述催化剂优选对甲苯磺酸，用量为聚乙二醇与衣康酸质量之和的3％～7％；所述带水剂为苯、甲苯或环己烷，优选甲苯，其用量为聚乙二醇与衣康酸总质量的10％～50％。

以上述酯化大单体为原料制备的一种聚羧酸系高性能减水剂，该减水剂是由酯化大单体与小单体A及磺酸单体B在引发剂作用下于水溶液中聚合而成；所述酯化大单体与小单体A及磺酸单体B的质量比为(1.7～45.2)∶(1.9～2.6)∶(0.5～0.8)；所述引发剂的用量为单体总质量的3％～13％。

所述小单体A为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸酐、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯以及上述物质的碱金属盐、铵盐以及有机铵盐中的一种以上；所述磺酸单体B为烯丙基磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种以上；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或过氧化氢，优选过硫酸铵。