[发明专利]一种减水剂中间体、其制备方法及由其制备的减水剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种减水剂中间体、其制备方法及由其制备的减水剂，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

聚羧酸高性能减水剂作为第三代混凝土减水剂，具有掺量低、减水率高、保坍性能好、收缩低及分子结构可调性高等优点，已成为现代混凝土化学外加剂领域的研究热点和发展重点。

目前，聚羧酸高性能减水剂主要是通过末端含不饱和双键的单链聚醚大单体与不饱和羧酸/磺酸（丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等）进行共聚而制得。其中，使用最为广泛的末端含双键的聚醚主要有（甲基）丙烯酸聚氧乙/丙烯单甲醚酯、马来酸聚氧乙/丙烯单甲醚单（双）酯和（甲基）烯丙基聚氧乙/丙烯醚等。这些末端含双键的聚醚大单体通过共聚后，在梳形的聚羧酸减水剂分子中引入长的聚醚侧链，并为聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面提供一定的空间位阻斥力，对聚羧酸高性能减水剂的分散及其分散保持性能起着至关重要的作用。因此，越来越多的研究者开始关注末端含不饱和双键聚醚的分子结构设计与清洁制备，以推动聚醚大单体合成工艺的进步及其在聚羧酸减水剂合成领域的应用。

专利CN101367928B公开了一种烯基胺聚醚及其制备方法，该聚醚直接以烯基胺为起始剂，通过环氧乙烷和/或环氧丙烷的烷氧基化反应，制备了末端含双键的双支链结构的聚醚，该聚醚可用于聚羧酸减水剂的合成。但是双支链结构的聚醚在聚羧酸减水剂中的作用有限，空间位阻作用有待进一步提高。

专利CN101792527报道了一种聚氧乙烯醚酯型聚醚大单体的制备方法，它首先将甲氧基聚醚（MPEG）在重铬酸钾与硫酸的作用下氧化成甲氧基聚氧乙烯乙酸，然后与低碳烯醇在溶剂中酯化得到末端含双键的聚醚大单体，并将其用于聚羧酸减水剂的合成。该方法与传统的酯型聚醚大单体制备方法相比，过程显得过于复杂，且对于聚醚的分子结构并没有质的突破，应用于聚羧酸减水剂合成后的效果一般。

专利EP1012203采用甲基丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟丙酯为起始剂，以双金属氰化络合物为催化剂，与环氧乙烷和/或环氧丙烷进行烷氧基化反应，制备了聚羧酸用末端含不饱和双键的聚醚大单体。该专利为酯型聚醚大单体提供了新的合成工艺，避免了传统酯化工艺带来的环境问题，实现了酯型聚醚大单体的清洁制备。但是该工艺后续分离过程繁琐复杂，所制备的聚醚大单体与酯化法制备的聚醚大单体结构与性能相当，大单体在酸碱条件下容易发生水解反应，结构遭到破坏，导致功能丧失。

专利CN101955585公开了一种新型不饱和聚醚及其制备方法，其采用不饱和甘油醚与环氧烷烃进行开环加成，制备得到含有双支链的不饱和聚醚。同时专利CN102146158也公开了一种含有双支链的不饱和聚醚的制备方法，其采用乙烯基胺醚或乙烯基酰胺醚为起始剂，与环氧烷烃进行加成，制备得到不同分子量的不饱和聚醚，并将其用于分散剂的合成应用。

为了进一步丰富末端含双键聚醚的种类，提高聚醚在聚羧酸减水剂中发挥的空间位阻作用，增强聚羧酸高性能减水剂的分散性及其分散保持能力，有必要对末端含不饱和双键的聚醚大单体进行深入开发，设计优化聚醚的分子结构，用以制备性能更为优异的聚羧酸减水剂，并赋予其特殊的功能，推动聚羧酸减水剂的发展。

技术内容

本发明提供了一种减水剂中间体、其制备方法及由其制备的减水剂，还提供了所得减水剂的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种减水剂中间体的制备方法，包括如下步骤：

A、将起始剂、阻聚剂和烷氧基化催化剂混匀，惰性气体保护下，升温至100~140℃，所述阻聚剂的质量用量为起始剂质量的0.005-0.2%，所述烷氧基化催化剂的质量用量为起始剂质量的0.5-10%；

B、向步骤A所得反应体系中通入环氧化合物，环氧化合物的通入过程中控制反应体系的压力为0.1~0.5MPa，环氧化合物通入完毕后，反应至反应体系的压力不再下降，降温至80-120℃，所述环氧化合物与起始剂的摩尔比为（4-50）：1；

C、向步骤B所得反应体系中，滴加与起始剂的摩尔比为（3-32）:1的缩水甘油，反应至产物数均分子量为400~5000，得减水剂中间体。

为了提高产品合成率，保证产品质量，上述制备方法，步骤C中，缩水甘油的滴加时间为4~10h，滴加完毕后继续保温反应2~4h，得减水剂中间体。

上述制备方法中，惰性气体的使用是为了防止氧气对反应物中活性基团的破坏，考虑到经济实用型，惰性气体优选为氮气、氩气或氦气。