[发明专利]一种聚羧酸减水剂大单体的制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种聚羧酸减水剂中间体的制备方法，即聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法，也即是聚羧酸减水剂大单体的制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂是一种新型的混凝土添加剂，其不仅有较高的混凝土减水率、较好的混凝土流动性，而最关键的是掺入聚羧酸减水剂的新拌混凝土坍落度损失较小，成型混凝土的强度更高，混凝土的后期干缩比较小，耐腐蚀性，耐老化等各个方面均有着优越的性能。同时，聚羧酸减水剂在生产过程中，其分子结构具有很强的可设计性，可以根据需要调整其分子量的大小、分子结构、官能团的种类及其排布，生产过程绿色环保等，这些是以前所有各类减水剂所不能比拟的。

近期，随着国内一系列重大工程的开工建设，如杭州湾跨海大桥、京沪高速铁路、沪宁高速铁路等，对聚羧酸减水剂的需求量与日俱增。纵观国内的生产厂家，采用的技术路线大致可分为以下两种情况：

一、一步共聚法。将丙烯醇聚氧乙烯醚类大分子与马来酸酐、衣康酸、乙酸乙烯酯等一次性投入反应釜内，搅拌、加热，在引发剂的作用下反应几个小时，中和、卸料，即得到聚羧酸减水剂。此方法所采用的原料均比较廉价，而且易于购买，生产工艺相对比较简单，易于操作，生产成本也较低。但是产品的性能不够优越，减水率较低，新拌混凝土的和易性相比较而言较差。

二、两步合成法。第一步将甲氧基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸或丙烯酸在溶剂中或通气除水条件下，加热、催化剂作用进行酯化接枝，得到聚羧酸减水剂的大单体；第二步将上述的大单体与丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸、链转移剂等在加热、引发剂的作用下进行共聚，得到分子量在10000～50000的聚羧酸减水剂。此方法生产的聚羧酸减水剂不仅减水率较高，而且混凝土坍落度保持性较好，适合用于高性能混凝土。但所采用的原料均比较昂贵、许多还需要进口，同时，生产工艺分为两步，相对比较复杂，尤其是酯化接枝这一除水反应的过程，生产设备复杂、酯化周期较长，更重要的是其反应效果的好坏直接决定着减水剂的性能，因而至关重要。本发明针对这一问题，研究出一种相对生产工艺简单，生产比较稳定，质量比较优越，生产周期较短的酯化接枝法。

公开专利号CN101255113A中讲到，采用聚乙二醇单甲醚与甲基丙烯酸，再分散带水剂的作用下，反应6～8小时，即可得到酯化率在99％以上的聚羧酸减水剂大单体。但是该工艺需要采用带水剂，约占反应物质量的40～60％，用量较大，同时增大了其设备的复杂程度。带水剂一般挥发比较严重，难以回收，不仅提高了成本同时又污染了环境。

公开专利号CN101333289提到，酯化反应过程中以特定可控的真空度带走酯化生成的水，从而推动反应平衡向正方向进行。虽然像发明中所述的反应条件温和，不使用有机溶剂，免除了后处理的步骤，反应设备比较复杂，反应原理是靠未反应的甲基丙烯酸带去生成的水，就存在有甲基丙烯酸的回收问题；同时，反应过程中不断有甲基丙烯酸被抽出，反应体系并不稳定。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种简捷的聚羧酸减水剂大单体的制备方法，以弥补现在大单体生产技术和工艺上存在的不足。

本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：一种聚羧酸减水剂大单体的制备方法，将聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸或丙烯酸投入反应釜内，加入阻聚剂、催化剂，搅拌、加热，在酯化反应温度升高后，向反应釜内通入惰性体，使反应釜内保持一定的压力，保温数小时后，得到聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯。

作为优选，所述聚乙二醇单甲醚分子量为800～2000，其占反应物总质量的60％～80％。

作为优选，所述甲基丙烯酸或丙烯酸占反应物总质量的20％～40％。

作为优选，所述阻聚剂为对苯二酚、吩噻嗪、对苯醌、对羟基苯甲醚等其中的一种或其中任意两种以上的混合物，总掺入量占反应物总质量的0.1％～1.3％。

作为优选，所述阻聚剂总掺入量占反应物总质量的0.5％～1.0％。

作为优选，所述酯化催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸等其中的一种或任两种以上的混合物，掺入量为总反应物质量的0.5％～2.5％。

作为优选，所述惰性体为氮气、二氧化碳等稳定型气体，反应釜内的通入量以使反应釜内保持0.05Mpa～0.2Mpa的压力为准。

作为优选，酯化反应温度控制在80℃～140℃。

作为优选，酯化反应温度控制在100℃～130℃。

其中，保温时间在4小时～8小时。