[发明专利]一种三氟甲基羟乙基纤维素醚、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种三氟甲基羟乙基纤维素醚、其制备方法以及将其作为增稠保水剂应用于砂浆中。该三氟甲基羟乙基纤维素醚是纤维素大分子葡萄糖基环上的三个羟基中的氢全部或部分被的三氟甲基或羟乙基取代而形成的混合醚，其中三氟甲基摩尔取代度为1.5至2.1，羟乙基摩尔取代度为1.7至2.3。由于引入了具有强吸电子诱导效应的三氟甲基基团，能够极大地提高纤维素醚的粘结性、保水性，它作为砂浆的增稠保水剂的应用，使得砂浆的抗压强度大幅提升，预拌砂浆保水率也大幅提升。

技术领域

本发明属于高分子化学技术领域，尤其是涉及一种三氟甲基羟乙基纤维素醚、其制备方法及应用。

背景技术

纤维素是一种世界上储量最为丰富的可再生资源，其主要由植物光合作用合成。据科学家的估计，地球上每年通过生物合成可再生纤维素达1000亿吨左右，消耗量与之大致相等或更多一些。以纤维素状态消耗的有1.5亿吨，其中造纸占1.0亿吨，纺织占0.12亿吨，化学改性的纤维素只占700万吨，而其中有大约10亿吨的木材被用来作为燃料和建筑原木使用，木材中纤维素含量占40～50％。纤维素作为一种环境友好的可再生资源越来越受到重视开发利用引起世界各国的高度关注。

纤维素是一种既不溶解也不熔融的多羟基高分子化合物，它的化学结构是无水β-葡萄糖为基环的多糖大分子，在每个基环上有1个伯羟基和2个仲羟基。通过对其化学改性，可得到一系列纤维素的衍生物，纤维素醚即是其中一种。纤维素经醚化能溶于水、稀碱溶液和有机溶剂，并具有热塑性，大大拓宽了其应用领域。目前已合成的纤维素醚类品种繁多，广泛用于建筑、水泥、石油、食品、纺织、洗涤剂、涂料、医药、造纸及电子元件等工业。

建筑干混砂浆的外加剂对砂浆的性能的改善具有关键性作用。国内市场相当一部分砂浆外加剂由国外制造商供应，产品的参考用量也由供应商提供，高端市场产品由国外公司控制，导致干混砂浆外加剂的价格居高不下；而国内厂家对砂浆外加剂的应用缺乏系统性、针对性研究，盲从国外配方。保水剂是改善干混砂浆保水性能的关键外加剂，也是决定干混砂浆材料成本的关键外加剂之一。纤维素醚的主要作用就是保水。干混砂浆采用的纤维素醚类保水剂主要是水溶性纤维素醚，砂浆内的纤维素醚在水中溶解后，由于表面活性作用保证了胶凝材料在体系中有效地均匀分布，而纤维素醚作为一种保护胶体，“包裹”住固体颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，使砂浆体系更稳定，也提高了砂浆在搅拌过程的流动性和施工的滑爽性。纤维素醚溶液由于自身分子结构特点，使砂浆中的水分不易失去，并在较长的一段时间内逐步释放，赋予砂浆良好的保水性和工作性。

本发明为了解决目前过内市场纤维素醚高端产品品种单一的问题，开发一种新型的纤维素醚，并对其应用于建筑砂浆的增稠保水剂做了大量实践。

发明内容

本发明一方面提供了一种新型的纤维素混合醚——三氟甲基羟乙基纤维素醚，所述三氟甲基羟乙基纤维素醚是纤维素大分子葡萄糖基环上2、3、6位的三个羟基中的氢全部或部分被的三氟甲基或羟乙基取代而形成的混合醚，其结构通式可表示为

R＝CF₃、CH₂CH₂OH或H。

其中，CF₃的摩尔取代度为1.5至2.1，CH₂CH₂OH的摩尔取代度为1.7至2.3。

本发明另一方面研究了所述三氟甲基羟乙基纤维素醚的制备方法，包括如下步骤：

(1)配置氢氧化钠溶液和尿素溶液；

(2)将微晶纤维素加入氢氧化钠溶液中搅拌形成纤维素悬浮液；

(3)将所述纤维素悬浮液加入尿素溶液中搅拌，去除不溶部分，得到透明的纤维素溶液；

(4)将环氧乙烷加入到所述透明的纤维素溶液中，保持温度70～95℃，反应0.5～5h，得到反应溶液Ⅰ；