[发明专利]一种聚羧酸减水剂大单体乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的制备方法

说明书

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乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的制备方法。该方法以乙二醇单乙烯基醚和四氢铝锂的反应物作为催化剂，在该催化剂作用下与环氧乙烷进行缩合反应得到乙二醇单乙烯基醚低聚物，乙二醇单乙烯基醚低聚物在碱性催化剂作用下与环氧乙烷进行缩合反应，采用环氧丙烷封端后，加入冰醋酸中和，得到乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚。本发明得到的乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的相对分子量分布窄，并且具有高双键保留率，工艺简单、安全、反应温度低、反应时间短、生产成本低。

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乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的制备方法。

背景技术

伴随国民经济的快速发展，高性能混凝土、自密实混凝土、高强度混凝土以及高流动性混凝土等作为民用、铁路、公路、桥梁、隧道、水电、海港、码头、机场等重大、重点工程的建筑材料需求量得到了快速的增长。高性能的减水剂作为各种性能混凝土中不可或缺的组分具有重要的应用价值。

作为第三代混凝土减水剂的聚羧酸高性能减水剂，具有减水率高、掺量低、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、使用时少有害物质、整个过程无“三废”排放等优点，是现阶段混凝土外加剂领域的研究热点以及发展趋势。

现阶段聚羧酸高性能减水剂常使用聚醚大单体有甲氧基聚氧乙烯醚(MPEG)、烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)以及4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)。随着研究的深入，具有单乙烯基结构的新型乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚比其他大单体具有更强的聚合活性，成为新一代聚醚大单体产品。使用乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚合成的聚羧酸高性能减水剂具有更高的保持性和减水率，能够满足商品混凝土所需更高强度的使用要求。

公开号为CN101835822A的中国专利公开了通过使至少一种烯化氧与具有至少一个活性氢原子的不饱和起始剂在碱催化下反应而制备不饱和聚醚的方法，其采用碱土金属氧化物、氧化物和醇盐作为催化剂，催化剂与起始剂副产水或醇，会导致产品的分子量分布变宽，进而影响聚醚大单体的产品性能。

公开号为CN 106279665A的中国专利公开了一种乙二醇乙烯基醚聚氧乙烯醚的制备方法，其以甲醇钠为催化剂与起始剂副产水或醇，仍会导致产品的分子量分布变宽。同时专利采用乙氧基化一步法制备，虽工艺简化但对反应条件控制要求较高，温度、压力和催化率等因素变化容易导致双键保留率下降以及分子量分布变宽，进而影响聚醚大单体的产品性能。

公开号为CN106317403A的中国专利公开的乙二醇乙烯基醚聚氧乙烯醚的制备方法，其催化剂优化为氢化钠、钾或钠，工艺不会副产水或甲醇，产品分子量分布较窄。其乙氧基化采用一步法制备，同样存在反应控制精度要求较高，温度、压力及催化率等因素变化易导致双键保留率下降以及分子量分布变宽的问题。

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乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的制备方法，通过优化生产工艺和催化剂选择得到的乙二醇单乙烯基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乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的制备方法，是以乙二醇单乙烯基醚和四氢铝锂的反应物作为催化剂，两步乙氧基化反应方法。所述的制备方法包括以下步骤：

(1)将乙二醇单乙烯基醚和四氢铝锂反应得到催化剂；

(2)以乙二醇单乙烯基醚为原料，向其中加入步骤(1)得到的催化剂后，再加入环氧乙烷进行缩合反应，得到乙二醇单乙烯基醚低聚物；

(3)向步骤(2)得到的乙二醇单乙烯基醚低聚物中，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，得到乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚。

步骤(1)中乙二醇单乙烯基醚和四氢铝锂的摩尔比为1:0.05～0.1，优选1:0.07～0.09。