[发明专利]一种甲基烯丙醇无规聚醚及其制备方法

说明书

本发明涉及一种甲基烯丙醇无规聚醚及其制备方法，属于有机化学中聚醚类化合物合成。将5~20%处方量的甲基烯丙醇与催化剂一反应后，投入到剩余的甲基烯丙醇中，通入特定比例混合的环氧乙烷和环氧丙烷，反应制得分子量为400~1000的甲基烯丙醇无规聚醚低聚物；2）取步骤1）制得的5~20%的甲基烯丙醇无规聚醚低聚物与催化剂二反应后，投入到剩余的甲基烯丙醇无规聚醚低聚物中，再通入特定比例混合的环氧乙烷和环氧丙烷，反应制得分子量为M的甲基烯丙醇无规聚醚。将本发明产品应用于合成聚羧酸减水剂应用于混凝土外加剂中，具有水泥分散性好、与其它复配物相溶性好等优点。

技术领域

本发明涉及一种甲基烯丙醇无规聚醚及其制备方法，属于有机化学中聚醚类化合物合成技术领域。

背景技术

中国对聚羧酸系高性能减水剂的认识和试点研究从本世纪初逐渐开始。虽然起步较晚，但由于国家同步出台一些相关扶持政策，为制备高性能减水剂奠定了基础，因此一批批研究成果陆续发布。如清华大学的李永德、李崇智等成功研制出丙烯酸、聚乙二醇、烯丙基磺酸盐系列减水剂；复旦大学的胡建华等利用聚乙二醇、马来酸酚、丙烯酸等合成含有多种官能团的共聚物，进而制备减水剂；南京化工大学的赵石林等借助马来酸酚同甲基丙烯酸、烯基磺酸盐进行研究，钱晓琳还对马来酸酰胺类单体二元共聚物的生成方法进行了研究；四川大学的李虎军等进行了丙烯酸铵系列减水剂的制备，向建南等研究了马来酸酐单酯型减水剂；山东省建筑科学研究院的郑国峰等则进行了乙烯基磺酸盐、丙烯酸等减水剂的实验工作；而山东建材学院的王正祥等从羟基羧酸盐、丙烯酰胺系列减水剂方面进行相关工作。除了上述成果，还有一些科研院所的行业专家也完成了对各种聚羧酸高性能减水剂的研究工作。

式1-1中通式表示聚羧酸减水剂的化学结构，其中：X表示CH₂；CH₂O；Y表示CH₂；C＝O；R表示H；CH₃；CH₂CH₃；M表示H、Na。

这种特殊的分子结构决定了聚羧酸减水剂的独特性质：一方面，掺用量少，减水效果好，增强作用明显；另一方面，施工难度较大，与水泥、砂、石等混凝土拌合物配料的相容性较差。此外生产成本也居高不下。

一直以来，聚羧酸系减水剂与氨基磺酸盐系、萘系和脂肪族系三类减水剂的复配研究是我国行业专家的研究重点。它们之间的两两复配结果比较复杂，采用不同的水泥，效果不同。但是总体而言，聚羧酸系减水剂与萘系的复合效果在三类复配中效果最差，初始净浆流动度与经时保持值会大幅度降低；而聚羧酸系减水剂与氨基磺酸盐系的复合结果比前者稍好，但是程度有限，复合无协同效应；而复合效果较好的当属聚羧酸系与脂肪族系，另外，脂肪族系原料价格相对较低，两者复配研究具有一定经济价值。

有学者借助一种硬脂酸盐替代部分聚羧酸减水剂以降低成本并且改善其施工性差的不足，以解决上述问题成本居高不下的问题。因此，当前，添加硬脂酸盐复配生产聚羧酸减水剂的研究在进行，由于硬脂酸盐在聚羧酸减水剂现有主要成分中的溶解性差，特别是在一定固含量的聚羧酸系减水剂中溶解度更低，北京工业大学的杨鸿骏加入一种合适的表面活性剂，利用相似相溶原理解决硬脂酸盐在聚羧酸高效减水剂中溶解不完全的问题，并通过试验找到二者的最佳配比，与其他原材复配制得新型聚羧酸减水剂。依据HLB值选出一种表面活性剂，将其与硬脂酸盐按不同比例混合，用以改善后者同聚羧酸母液的相容性，通过实验，结合聚羧酸的固含量及生产成本，找到最优配比。

北京工业大学的陈建奎学者在《超塑化剂的分子结构与性能的关系》中提出减水剂复配过程中用葡萄糖酸钠(HLB＝33.3)为缓凝剂，为了易与聚羧酸减水剂相溶，在合成聚羧酸减水剂时引入丙烯酸酯调整共聚物的亲水-亲油平衡值(HLB)，以提高分散作用。

聚羧酸减水剂母液与硬脂酸盐、葡萄糖酸钠等的相溶性问题主要是由其聚合原料的结构性质引起，式1-1所提供的分子结构中，聚羧酸减水剂聚醚大单体的质量占比高达90％，其HLB值决定着整个聚羧减水剂分子的HLB值。