[发明专利]聚羧酸减水剂大单体甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚羧酸减水剂，具体涉及一种聚羧酸减水剂大单体甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，国内建设量也越来越大，各种民用、铁路、公路、桥梁、隧道、水电、海港、码头、机场等重大、重点工程的施工都离不开高性能混凝土、自密实混凝土、高强度混凝土、高流动性混凝土，混凝土用量要求越来越大，质量要求越来越高，各种性能混凝土的生产离不开高性能的减水剂。

聚羧酸高性能减水剂被称为第三代混凝土减水剂，具有掺量低、减水率高、分子结构设计自由度大、分散性好、保坍性好、适用范围广、绿色环保、小使用有害物质、整个过程无“三废”排放等优点，成为二十一世纪混凝土外加剂领域的研究热点和发展的必然趋势。

聚羧酸高性能减水剂中常用的聚醚大单体原料有甲氧基聚氧乙烯醚(MPEG)、烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)和甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)，甲基烯丙醇聚氧乙烯醚是甲氧基聚氧乙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚的升级换代产品，具有更好的聚合活性、更高的减水率和更高的保持性，能应用到更高强度的商品混凝土中。由于甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的原料甲基烯丙醇带有双键、易聚合；沸点低、易气化等特点，反应过程易超压、超温，易发生生产事故，因此，生产工艺相对比较复杂，反应过程控制难度较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、安全的聚羧酸高性能减水剂大单体甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的制备方法，得到的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的相对分子量分布窄，并且具有高双键保留率。

本发明所述的聚羧酸减水剂大单体甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基烯丙醇和四氢铝锂反应得到中间产物；

（2）以甲基烯丙醇为原料，向其中加入步骤（1）得到的中间产物后，再加入环氧乙烷进行缩合反应，得到甲基烯丙醇低聚物；

（3）向步骤（2）得到的甲基烯丙醇低聚物中，加入碱性催化剂、加入环氧乙烷进行缩合反应，再采用环氧丙烷封端后，加入冰醋酸中和，得到甲基烯丙醇聚氧乙烯醚。

步骤（1）中甲基烯丙醇和四氢铝锂的摩尔比为1:0.05～0.1，优选1:0.06～0.08。

步骤（1）中反应温度0～40℃，反应时间2～6小时，优选反应温度10～30℃，反应时间2～4小时。

步骤（2）中甲基烯丙醇和环氧乙烷的摩尔比为1:8～40，优选1:10～15。

步骤（2）中甲基烯丙醇与步骤（1）中甲基烯丙醇摩尔比为1:1～1.1。

步骤（2）中反应温度70～100℃，反应时间为3～7小时，优选反应温度80～90℃，反应时间4～6小时。

步骤（3）中甲基烯丙醇低聚物、环氧乙烷的摩尔比为1:40～50，优选1:45～47。

步骤（3）中缩合反应温度100～150℃，缩合反应时间6～10小时，优选缩合反应温度110～120℃，反应时间8～9小时。

步骤（3）中采用环氧丙烷封端时，反应温度110～150℃，反应时间1～2小时；优选反应温度120～130℃，反应时间1小时。

步骤（3）中冰醋酸中和时，中和温度为70～100℃，中和时间为1～3小时，优选中和温度80～90℃，中和至pH值为5～7。

步骤（3）中碱性催化剂加入量为步骤（2）甲基烯丙醇质量、步骤（2）所加环氧乙烷质量、步骤（3）中所加环氧乙烷质量的总和的0.02～0.1%，优选0.02～0.05%。

步骤（3）中碱性催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或甲醇钠中的一种或多种。

本发明中所用到的原料均为市售产品，如四氢铝锂可批量从市场上购得。

本发明的反应式如下：

反应式1中，先将甲基烯丙醇和四氢铝锂反应得到化合物，方式2中，再以甲基烯丙醇为原料，向其中加入反应式1中得到的化合物继续反应。

本发明所述的聚羧酸高性能减水剂大单体甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的制备方法，设计合理，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明采用催化剂四氢铝锂替代传统的碱性催化剂（如氢氧化钾、氢氧化钠、金属钠等），生产工艺简单、安全，反应温度低，反应时间短，生产成本低；

（2）本发明使用了四氢铝锂作为催化剂，和起始剂甲基烯丙醇没有生成水或者其他副产物，不需要脱水或者脱甲醇，合成的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚副产物PEG含量低。另外，从低聚物到高聚物生产时加入的碱性催化剂量极少，不用进行脱水处理，减少能耗，缩短生产周期。