[发明专利]硅烷偶联剂改性聚醚制备保坍型聚羧酸减水剂的方法

摘要

本发明涉及一种硅烷偶联剂改性聚醚制备保坍型聚羧酸减水剂的方法。本发明采用硅烷偶联剂、聚醚类化合物、不饱和羧酸类单体等为主要反应原料，通过先水解再威廉姆森醚化再缩合而后共聚合的方法制备一种聚羧酸减水剂，即卤代硅烷偶联剂先水解，再与聚醚类化合物发生威廉姆森醚化反应，醚化产物与烯基硅烷偶联剂水解产物缩合，缩合产物再与不饱和聚氧乙烯醚、分子量调节剂、不饱和羧酸类单体在引发剂的作用下通过自由基共聚合反应制得具有多条分支状的硅烷偶联剂改性聚醚侧链的聚羧酸减水剂。本发明简单易控、聚合度高、成本低廉、节能高效、环保无污染，成功实现了强空间位阻效应，表现出比普通聚羧酸减水剂更加优异的保坍特性。

主权项

1.硅烷偶联剂改性聚醚制备保坍型聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，通过卤代硅烷偶联剂先水解后威廉姆森醚化再与水解的烯基硅烷偶联剂缩合而后共聚合的方法制备保坍型聚羧酸减水剂材料的条件和步骤如下：(1)硅烷偶联剂水解：向反应器中依次加入卤代硅烷偶联剂、醇溶剂、水，再加入有机酸将混合液调节pH值至2‑6，升温至30‑60℃下进行水解反应1‑20小时，即得卤代硅烷偶联剂水解产物；(2)威廉姆森醚化反应：将聚醚类化合物溶于有机溶剂，搅拌并升温至20‑50℃，加入无机碱，反应0.5‑5小时，再依次加入步骤(1)所得产物和相转移催化剂，反应1‑12小时，然后过滤提纯反应液，再用甲醇‑水混合液提纯3‑5次后真空干燥，即得威廉姆森醚化产物；(3)缩合反应：向反应器中依次加入烯基硅烷偶联剂、醇溶剂、水，再加入有机酸将混合液调节pH值至2‑6，升温至30‑60℃下进行水解反应1‑20小时，然后加入步骤(2)所得产物，升温至90‑120℃下反应2‑6小时，即得端烯基硅烷改性聚醚；(4)共聚合：依次向反应器中加入步骤(3)所得产物、不饱和聚氧乙烯醚、水、分子量调节剂、(甲基)丙烯酸，或者依次向反应器中加入步骤(3)所得产物、不饱和聚氧乙烯醚、水、分子量调节剂、(甲基)丙烯酸与其它不饱和羧酸的混合物；搅拌并升温至55‑90℃，再滴加质量分数为1‑30％的引发剂过硫酸盐水溶液1‑5小时，滴加结束后继续恒温反应1‑5小时，再降温至25‑45℃，用质量分数为10‑50％的碱性溶液中和至pH值为6‑8，最后加入水即得到所需浓度的聚羧酸减水剂溶液；其中，步骤(1)中所述的卤代硅烷偶联剂为3‑氯丙基三乙氧基硅烷、3‑氯丙基三甲氧基硅烷或3‑溴丙基三甲氧基硅烷；步骤(1)中所述的醇溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇，用量与步骤(1)中所述的卤代硅烷偶联剂的质量比为4‑18:1；步骤(1)中所述的水与步骤(1)中所述的卤代硅烷偶联剂的摩尔比为1‑3:1；步骤(1)中所述的有机酸为乙酸或甲酸，用量与步骤(1)中所述的卤代硅烷偶联剂的摩尔比为0.1‑2:1；步骤(2)中所述的聚醚类化合物为甲氧基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚，用量与步骤(1)中所述的卤代硅烷偶联剂的摩尔比为0.5‑2:1；步骤(2)中所述的有机溶剂为环丁砜、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺，用量与步骤(2)中所述的聚醚类化合物质量比为1‑10:1；步骤(2)中所述的无机碱为氢氧化钾或氢氧化钠，用量与步骤(2)中所述的聚醚类化合物的摩尔比为2‑10:1；步骤(2)中所述的相转移催化剂为四丁基溴化磷、四丁基溴化铵、四乙基碘化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵或四丁基硫酸氢铵，用量与步骤(2)中所述的聚醚类化合物的摩尔比为0.01‑0.05:1；步骤(2)中所述的甲醇‑水混合液中甲醇与水的体积比为1‑2:1；步骤(3)中所述的烯基硅烷偶联剂为γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷或烯丙基三氯硅烷，用量与步骤(2)所得的威廉姆森醚化产物的摩尔比为0.2‑0.33:1；步骤(3)中所述的醇溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇，用量与步骤(3)中所述的烯基硅烷偶联的质量比为4‑18:1；步骤(3)中所述的水解用水量与步骤(3)中所述的烯基硅烷偶联剂的摩尔比为3‑13:1；步骤(3)中所述的有机酸为乙酸或甲酸，用量与步骤(3)中所述的烯基硅烷偶联的摩尔比为0.1‑2:1；步骤(4)中所述的不饱和聚氧乙烯醚为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯醚、异丁烯基聚氧乙烯醚或异戊烯基聚氧乙烯醚，用量与步骤(3)所得产物的摩尔比为1‑3:1；步骤(4)中所述的分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠或正十二烷基硫醇，用量与步骤(4)中所述的不饱和聚氧乙烯醚的摩尔比为0.05‑0.75:1；步骤(4)中所述的水的质量是步骤(3)所得产物、不饱和聚氧乙烯醚以及(甲基)丙烯酸或其与其它不饱和羧酸的混合物质量和的80‑120％；步骤(4)中所述的其它不饱和羧酸为衣康酸、马来酸(酐)或富马酸中的一种或几种，其它不饱和羧酸加入或者不加入，当加入时用量与步骤(4)中所述的(甲基)丙烯酸的摩尔比为0.1‑5:1；步骤(4)中所述的(甲基)丙烯酸或其与其它不饱和羧酸的混合物与步骤(4)中所述的不饱和聚氧乙烯醚的摩尔比为1.5‑4:1；步骤(4)中所述的引发剂过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠，用量与步骤(4)中所述的不饱和聚氧乙烯醚的摩尔比为0.05‑0.5:1；步骤(4)中所述的碱性溶液的溶质为氢氧化钠、氢氧化钾、乙二胺或三乙醇胺，用量与步骤(4)中所述的(甲基)丙烯酸或其与其它不饱和羧酸的混合物的总摩尔比为0.7‑1.2:1。