[发明专利]保坍型聚羧酸减水剂用丙烯酸酯化合物的制备方法及应用

说明书

本发明公开了保坍型聚羧酸减水剂用丙烯酸酯化合物的制备方法及应用，本发明涉及羟基丙烯酸酯制备技术领域。该功能小单体的合成是通过丙烯酸和有机硅硅烷偶联剂KH560副产环氧化合物在一定的温度、催化剂及阻聚剂存在的情况下反应制备而成的，反应2～3小时，然后通过减压精馏后得到两种长链丙烯酸酯的混合物。本发明的丙烯酸酯的混合物用作保坍型聚羧酸减水剂的功能性保坍小单体具有成本低廉、坍落度保持能力持久、与混凝土和易性能良好的特性，以所制得的丙烯酸酯类化合物作为聚羧酸减水剂的保坍成分，能够带给聚羧酸减水剂以持久保坍的有益效果，同时，丙烯酸酯化合物制备成本低廉，制备工艺更为安全，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及羟基丙烯酸酯制备技术领域，具体涉及了由有机硅硅烷偶联剂KH560生产过程中的副产环氧化合物制备得到的两种新型的丙烯酸酯类化合物。

背景技术

聚羧酸减水剂在现代混凝土中具有举足轻重的地位，其解决的重要问题之一就是在长时间、长距离运输时混凝土坍落度损失较大，严重影响了混凝土的工作性能。在解决混凝土坍落度损失快的问题上，不少外加剂公司常常用葡萄糖酸钠、蔗糖以及柠檬酸钠等缓凝剂与减水剂复配进行复配。但是这并不能完全解决问题，因而保坍型聚羧酸减水剂应运而生。保坍型聚羧酸减水剂一般引入丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯等常用具有混凝土保坍功能的长链丙烯酸酯类化合物，在聚羧酸分子中以酯键的方式“存储”了羧酸键，酯键能够在水泥水化的条件下，能够水化成羧酸及对应的醇，新水解的羧酸可以继续水泥浆体产生分散作用，发挥缓释羧酸的效果，从而提高保坍性能。

羟基丙烯酸酯类化合物的制备通常由丙烯酸与环氧乙烷、环氧丙烷、氯乙醇、1,4-丁二醇等原料在开环加成或者酯化反应条件下得到的。工业化的合成路线当中，主要采用环氧乙烷及环氧丙烷为原料，所制备的丙烯酸酯类化合物具有纯度高活性高的优点。丙烯酸与环氧乙烷或者环氧丙烷等环氧化合物的反应属于阳离子开环加成反应，反应速度快，放热量大，通常需要在较低的温度下加入催化剂及阻聚剂反应得到。由环氧乙烷或者环氧丙烷制备的丙烯酸酯类化合物是聚羧酸减水剂常用的保坍剂，但是因为碳链长度较短，而且环氧乙烷或者环氧丙烷易燃易爆，价格昂贵，有必要提供一种成本更低廉保坍性能更好的保坍剂让减水剂产品在竞争激烈的市场中脱颖而出。

硅烷偶联剂KH560，化学品名为γ-(2,3-环氧丙氧)-丙基三甲氧基硅烷，是有机硅烷工业中一种重要的硅烷偶联剂产品，也是当今国内外应用领域最广的一类硅烷化合物，其化学结构式为：

该化合物通常以烯丙基缩水甘油醚和含氢烷氧基硅烷为原料，在铂的配合物催化下进行硅氢加成反应制备：

实际上在制备目的产物所用两种合成原料在催化剂的作用下都会发生副反应，从而产生或多或少的副产物及其二次反应生成物。采用硅氢化反应合成γ-(2,3-环氧丙氧)-丙基三甲氧基硅烷时，烯丙基缩水甘油醚易异构化生成丙烯基缩水甘油醚和船式、椅式两种构型不同的3,8-二氧杂-双环[3,2,1]辛烷，这两种化合物是合成料蒸馏纯化的轻馏分中常见的副产物。

同时，三甲氧基硅烷也容易在一些催化剂及其化合物杂质存在下发生重分配反应，从而可导致多氢硅烷化合物和四烷氧基硅烷生成，随之发生催化脱氢、加氢还原等反应，致使另一类因氢化还原副产物生成：

在实际的工业化生成当中，一般得到目标产物γ-(2,3-环氧丙氧)-丙基三甲氧基硅烷时，目标产物产率为85％左右，同时经过副反应产生的丙基缩水甘油醚和3,8-二氧杂-双环[3,2,1]辛烷两种环氧化合物占到原料质量的5％左右。