[发明专利]一种端氨基聚醚及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚醚及其制备方法和应用，更具体地，本发明涉及一种端氨基聚醚及其制备方法与应用。

背景技术

端氨基聚醚是一类主链含有聚氧化烷基结构，活性官能团为氨基的化合物。通过选择不同的聚氧化烷基结构，可调节端氨基聚醚的韧性、粘度以及亲水性等一系列性能，而端氨基则作为活性基团容易与多种化合物进行反应。因其特殊的结构，端氨基聚醚在医药、聚脲酯和减水剂等领域得到了广泛的应用。

CN1546550A公开了在专用骨架镍催化剂作用下，采用间隙釜式反应器，由聚醚多元醇在180~280℃，13~21MPa条件下，通过临氢氨化的反应过程，制得端氨基聚醚。此方法需要高温高压，反应条件苛刻，对反应设备要求较高。

CN1803882A公开了一种羟基苄胺封端聚醚多元醇，合成含苯环的聚醚胺的方法，具体步骤为：(1)以端羟基聚醚和氯化亚砜为原料，N,N-二甲基甲酰胺为催化剂，在40~80℃范围内搅拌3~30小时，得到氯封端的聚醚；(2)将一定摩尔比的羟基苯基胺与羟基苯基脂肪胺的混合物、一定量的氢氧化钠和四丁基溴化铵均匀混合后，加入氯封端的聚醚，并在50~80℃下搅拌4~96小时，然后萃取过滤除杂，并蒸馏去除溶剂即得端氨基聚醚。此方法步骤较繁琐，制备时间长，收率低。

CN102212191A公开了一种将聚醚末端羟基经过N,N-二羰基咪唑(CDI)活化后，无需将活化产物分离提纯，直接与乙二胺进行下一步反应，产物通过旋蒸，透析，冷冻干燥后，得到端氨基聚醚。此方法后处理较麻烦。

本发明的方法避免了高温高压，降低了对反应设备和工艺的要求，且合成步骤简单，反应条件温和，合成的产品无需后处理。

发明内容

本发明人经过深入研究和反复实验发现，通过聚乙二醇单甲醚与氮丙啶在催化剂存在下反应，可以简单而高效地得到端氨基聚醚。该端氨基聚醚与甲醛和磷酸反应，可得到小分子减水剂，即氨基-二(亚甲基膦酸盐)(聚氧乙烯醚)。由于带有两个膦酸基，使得该小分子减水剂具有较强的锚固基团，进而提供优异的吸附能力。另外，其中聚氧乙烯醚链段又提供了良好的空间分散作用，使得该小分子减水剂在较低掺量下具有更好的保坍性能。本发明就是在这样的基础上完成的。

因此，一方面，本发明提供一种具有下式(Ι)所示结构的端氨基聚醚，

CH₃O-(CH₂CH₂O)_x(CH₂CH₂NH)_y-H    (I)

式中，1≤x≤100，2≤y≤50。

另一方面，本发明提供一种制备式(I)所示的端氨基聚醚的方法，包括在反应容器中和催化剂存在下，使下式(II)所示的聚乙二醇单甲醚与氮丙啶反应的步骤，其中该反应的反应温度为80~200℃，反应压力为0.1~0.6MPa，反应时间为1~12小时，及所述聚乙二醇单甲醚与氮丙啶的摩尔比为1:2~50，

CH₃O-(CH₂CH₂O)_x-H     (II)

式中，1≤x≤100。

在根据本发明的方法的一个实施方案中，还包括在加入所述催化剂以及所述聚乙二醇单甲醚和氮丙啶之后，将所述反应容器抽真空，并用氮气置换的步骤。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，还包括在反应结束后，用氢氧化钠对产物进行中和的步骤。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，所述催化剂为选自三氟化硼、氟硼酸和硫酸中的一种。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，所述催化剂的用量为聚乙二醇单甲醚的重量的0.1~5%，优选为0.3%～1%。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，所述反应温度优选为100~140℃。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，所述聚乙二醇单甲醚与氮丙啶的摩尔比优选为1:2~10，更优选为1:2~5。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，所述反应压力优选为0.2~0.5MPa。

再一方面，本发明还提供式(I)的端氨基聚醚在合成小分子减水剂中的应用。

由于本发明的端氨基聚醚具有聚氧乙烯醚的主链结构和反应活性较高的端氨基，使得采用该端氨基聚醚制得的小分子减水剂在较低掺量下具有较好的保坍性能。

另外，与现有的端氨基聚醚合成方法比较，本发明的方法工艺简单，反应条件温和。