[发明专利]无规共聚醚大单体、由其制备的减水剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种EO/PO无规共聚醚大单体、由其制备的减水剂及制备方法和应用，特别 是一种以异丁烯醇或异戊烯醇为起始剂，与环氧乙烷、环氧丙烷无规共聚制备所得的无规共 聚醚大单体。

背景技术

聚羧酸减水剂是建筑工业应用最广泛的水泥和混凝土外加剂之一。目前主要以烯醇类小 分子化合物为起始剂，在碱金属氢氧化物作为催化剂的条件下，反应得到不同分子量的不饱 和聚醚大单体，再与丙烯酸，马来酸酐等小分子单体进行水溶液自由基聚合，得到聚羧酸减 水剂。

这类减水剂减水率较高，与萘系减水剂相比，生产和使用过程毒副作用小，受到外加剂 企业和混凝土企业的广泛接受。但是，由于纯粹EO的聚醚侧链易于形成氢键，水动力学半 径过大，导致水泥颗粒表面吸附的外加剂侧链彼此缠结，水泥浆稠度变大，导致混凝土的流 动性变差。方晨炜等人尝试在侧链引入环氧丙烷嵌段，但是嵌段聚醚具有优良的起泡和引气 性能，导致混凝土含气量过大，影响拌合物施工性及成型制品的力学性能和耐久性。而且 PEO-PPO-PEO的三嵌段结构，单体合成制备耗时长，工艺繁琐。

在此应用背景下，本发明的发明人欲提供一种通过无规共聚的制备方法，采用一步合成 得到具有较小水动力学半径，但位阻效应略有增大的EO/PO无规共聚醚大单体，采用该无规 共聚醚大单体制备得到的减水剂，具有提高减水率，同时降低混凝土的粘度，提高拌合物施 工性和成型物的力学性能以及耐久性的优点。

发明内容

本发明的目的之一为：提供一种以异丁烯醇或异戊烯醇为起始剂，与环氧乙烷、环氧丙 烷无规共聚制备的无规共聚醚大单体。

本发明提供无规共聚醚大单体，结构式如下：

其中，R表示—CH₂—C(CH₃)＝CH₂或—CH₂—CH＝C(CH₃)₂。

—CH₂—CH₂—O是环氧乙烷开环链段，—CH₂—CH(CH₃)-O-是环氧丙烷开环链段。

无规共聚醚大单体中环氧乙烷链段—CH₂—CH₂—O、环氧丙烷链段—CH₂—CH(CH₃)-O 的次序是不固定的。

其中，当R表示—CH₂—C(CH₃)＝CH₂时，结构式如(Ⅰ)所示：

其中，当R表示—CH₂—CH＝C(CH₃)₂时，结构式如(Ⅱ)所示：

本发明大单体具有较小水动力学半径，但位阻效应略有增大的优点。单一环氧乙烷均聚 大单体在0℃～100℃范围内完全溶于水，其分子在水溶液中易于舒展，分子纵向水动力学半 径长，横向水动力学半径短，一方面导致减水剂侧链缠结，混凝土粘度高，另一方面，细长 的侧链易于进入骨料中粘土的分子层，降低减水剂对不同骨料的适应性。本发明环氧乙烷- 环氧丙烷无规共聚醚大单体中，随水泥水化放热，环氧丙烷开环聚合链段与水的结合能力下 降，其分子有收缩倾向，使得分子纵向水动力学半径变短，横向水动力学半径增长，用该类 大单体制备的减水剂吸附到水泥颗粒表面后，可降低混凝土的粘度，同时提高减水剂的适应 性。

本发明的目的之二为：提供本发明提供无规共聚醚大单体的制备方法：以异丁烯醇或异 戊烯醇为起始剂，与环氧乙烷、环氧丙烷无规共聚制备所得，包括以下步骤：

A、择一使用起始剂异丁烯醇或异戊烯醇；

B、将步骤A的原料与催化剂混合加入反应设备中，密闭反应设备，控制反应体系处于 惰性气氛和真空状态；

C、控制反应体系至反应温度和反应压力，加入环氧乙烷和环氧丙烷的共混物反应；

D、反应至反应设备中压力至0MPa，得无规共聚醚大单体。