[发明专利]一种4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚的合成方法，属有机化学中聚醚类化合物的合成技术领域。

背景技术

聚羧酸系减水剂具有减水率高、坍落度经时损失小、掺量低、混凝土收缩率低、分子结构可控性强及对环境友好等优点，能大大改善混凝土的工作性能，大幅度提高混凝土的抗压强度及耐久性，广泛应用于铁路、桥梁等混凝土工程建设领域。聚羧酸系减水剂的合成方式有两种，一种是不含有不饱和双键的聚醚，比如聚乙二醇单甲醚MPEG，通过与带有不饱和双键的甲基丙烯酸或丙烯酸反应，制得聚乙二醇单甲醚的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，然后采用水性自由基聚合工艺将其与甲基丙烯酸或丙烯酸等单体共聚得到聚羧酸系减水剂，但其存在工艺路线长、生产复杂、耗能大、成本高、产品质量波动性大等缺点；另一种是以含有不饱和双键的低分子量物质作为起始剂，通过与环氧乙烷的直接加成反应，制得带有不饱和双键的聚氧乙烯醚，比如烯丙醇聚氧乙烯醚APEG，直接采用水性自由基聚合工艺将其与甲基丙烯酸或丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠等单体共聚得到聚羧酸系减水剂，但由于烯丙醇聚氧乙烯醚APEG的活性较低，合成的聚羧酸系减水剂梳状结构的规整度和转化率较差，其合成的聚羧酸系减水剂的应用性能受到影响与限制。而4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚为单体制得的聚羧酸系减水剂是近年来发展起来的新一代聚羧酸系减水剂，它具有更为高效的性能，如掺量更低、减水率更高、增强效果潜力大、高性能化的潜力大，其用途也更为广泛、适应性更强，可应用于水利、核电工程等重要的领域。目前，关于4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚的合成工艺鲜见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚的合成方法，本发明制得的产品具有聚乙二醇等副产物含量低、分子量分布窄、双键保护率高的优点，适用于聚羧酸系高性能减水剂的合成。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚的合成方法，包括如下步骤，

1）初合成：先将总量的5-20%的4-羟丁基乙烯基醚与初合成催化剂进行预反应，预反应所得物投入到未参与预反应的4-羟丁基乙烯基醚中，并通入环氧乙烷进行初合成，初合成反应结束后降温，获得的初产物4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚低聚物的分子量为300-500；

2）终合成：将步骤（1）所得初产物总量的5-20%的4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚低聚物与终合成催化剂二进行次预反应，二次预反应所得物投入未参与二次预反应的4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚低聚物中，并通入环氧乙烷进行终合成，终合成反应结束后降温，获得的终产物4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚的分子量为500-5000。

为实现更好地使用效果，上述技术方案的进一步设置如下：

步骤（1）中，预反应的反应温度为20-60℃，反应时间为0.5-1小时；初合成的反应温度为90-110℃，反应时间为4-7小时；4-羟丁基乙烯基醚总量与环氧乙烷的重量比为1:1.6-3.3，初合成催化剂的投入量为初产物总重量的0.2-1.0‰，初合成催化剂的加入时间为20-60分钟；初合成反应结束时，温度降至70℃。

步骤（2）中，二次预反应的反应温度为30-60℃，反应时间为0.5-1小时；终合成的反应温度为110-140℃，反应时间为4-8小时；初产物总量与环氧乙烷的重量比为1：0.5-16.0，终合成催化剂的加入量为终产物重量的0.3-1.2‰，终合成催化剂的加入时间为20-50分钟；终合成反应结束时，温度降至75℃。

所述的初合成催化剂和终合成催化剂为碱催化剂，优选的，碱催化剂选用钠、钾、氢化钠中的一种或多种。