一种烯基碳酸酯聚醚及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种烯基碳酸酯聚醚，具有如下结构：其中，其中，R1为H或C1～C3的烷基；R2为C1～C5的亚烷基；R3为C2～C4的亚烷基、亚苯基或亚苄基；M为包括结构单元-CH2CH2O-、-CH(CH3)CH2O-、-CH2(CH3)CHO-中的一种或多种的聚醚链。本发明专利技术的烯基碳酸酯聚醚中含有碳酸酯基团，有利于增强分子链韧性，从而增强合成减水剂分子的空间位阻作用，另外碳酸酯基团增加了合成减水剂的侧链密度，均有利于提高减水剂的分散性能；聚醚中碳酸酯基团具有较强的电负性，使得制成的减水剂具有一定的抗粘泥吸附作用。且本发明专利技术的聚醚无毒无害，容易降解，对环境友好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烯基碳酸酯聚醚及其制备方法和应用，具体为一种用于制备聚羧酸减水剂的烯基碳酸酯聚醚及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，基础设施建设步伐加快，混凝土外加剂的生态化和高性能化要求也越来越迫切。混凝土外加剂的研究和应用提高了建筑工程质量同时也促进了施工技术的进步，尤其高效减水剂的研究和应用更是建筑材料科学研究中的一个重要部分，并推动着建筑材料向高强、高性能化不断发展，其中以聚羧酸系高效减水剂为代表，成为新一代绿色高效减水剂的重要组分，其分子结构的可调程度比较大，可根据具体要求配置出不同性能的减水剂。端烯基聚烷氧基醚或酯是聚羧酸减水剂合成的主要单体，常见的单体为碳原子数3-5的烯醇醚或酯。随着混凝土工业的快速发展，常规单体合成的减水剂性能已无法满足应用需要。开发功能化、差异化的聚醚单体来合成满足不同需求的减水剂成为行业亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种烯基碳酸酯聚醚，具有如下结构：其中，R1为H或C1～C3的烷基；R2为C1～C5的亚烷基；R3为C2～C4的亚烷基、亚苯基或亚苄基；M为包括结构单元-CH2CH2O-、-CH(CH3)CH2O-、-CH2(CH3)CHO-中的一种或多种的聚醚链。根据本专利技术的一实施方式，所述烯基碳酸酯聚醚为均聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。根据本专利技术的另一实施方式，所述烯基碳酸酯聚醚的结构为：或其中，m、n为整数，且2≤m+n≤200。根据本专利技术的另一实施方式，所述烯基碳酸酯聚醚的数均分子量为250～10000。根据本专利技术的另一实施方式，所述烯基碳酸酯聚醚的数均分子量为1000～5000。本专利技术还提供了一种烯基碳酸酯聚醚的制备方法，包括以烯基碳酸酯为起始剂，进行环氧乙烷和/或环氧丙烷的开环聚合反应，制得所述烯基碳酸酯聚醚；所述烯基碳酸酯的结构如下：其中，R1为H或C1～C3的烷基；R2为C1～C5的亚烷基；R3为C2～C4的亚烷基、亚苯基或亚苄基。根据本专利技术的一实施方式，其中所述烯基碳酸酯聚醚的数均分子量为250～10000。本专利技术进一步提供了上述任一项的烯基碳酸酯聚醚在制备聚羧酸减水剂中的应用。本专利技术的烯基碳酸酯聚醚中含有碳酸酯基团，有利于增强分子链韧性，从而增强合成减水剂分子的空间位阻作用，另外碳酸酯基团增加了合成减水剂的侧链密度，均有利于提高减水剂的分散性能；聚醚中碳酸酯基团具有较强的电负性，使得制成的减水剂具有一定的抗粘泥吸附作用。且本专利技术的聚醚无毒无害，容易降解，对环境友好。具体实施方式下面，结合具体实施方式对本专利技术的烯基碳酸酯聚醚、制备方法及其应用做详细说明：本专利技术的烯基碳酸酯聚醚，具有如下结构：其中，R1为H或碳原子数为1～3的烷基；R2为碳原子数为1～5的亚烷基；R3为碳原子数为2～4的亚烷基、亚苯基或亚苄基；M为包括结构单元-CH2CH2O-、-CH(CH3)CH2O-、-CH2(CH3)CHO-中的一种或多种的聚醚链。本专利技术的烯基碳酸酯聚醚可以为环氧乙烷和/或环氧丙烷经开环聚合制得的均聚物，例如聚环氧乙烷或聚环氧丙烷；也可以为两者的嵌段共聚物或无规共聚物。在本专利技术的一实施方式中，烯基碳酸酯聚醚的数均分子量为250-10000，优选分子量为1000-5000。本专利技术的烯基碳酸酯聚醚可以烯基碳酸酯为起始剂，进行环氧乙烷和/或环氧丙烷的开环聚合反应制得；所述烯基碳酸酯的结构如下：其中，R1为H或碳原子数为1～3的烷基；R2为碳原子数为1～5的亚烷基；R3为碳原子数为2～4的亚烷基、亚苯基或亚苄基。其中，碳酸酯可由碳酸二甲酯与醇、酚进行酯交换反应所得，该醇可以是碳原子数为3～10的直链或支链端烯基醇，也可以是碳原子数为2～4的直链二醇或含有苯环的二醇，例如对羟基苯甲醇。上述酚可以为对苯二酚。本专利技术进一步提供了一种烯基碳酸酯聚醚的制备方法，步骤如下：在高压反应器中加入适量起始剂和催化剂(根据反应器的大小比例及配比情况确定引发剂的最低加入量，催化剂量为成品量的0.01～0.2％)，密封设备，之后氮气置换，升温，当温度达到80～130℃时通入少量环氧烷烃原料，当温度升高压力下降说明引发反应，之后通入配比量(根据不同分子量的原料确定)的环氧烷烃原料，控制反应温度在60～180℃和釜内压力在0.2～0.6MPa，待反应完毕，釜内压力逐渐下降至连续30分钟不再下降后，老化降温出料，既得所述聚醚。其中，起始剂可以为碳酸酯；催化剂可以为KOH或NaOH；环氧烷烃可以为环氧乙烷(EO)和/或环氧丙烷(PO)。在本专利技术的一实施方式中，R1为CH3，R2为(CH2)4，R3为亚苄基，该结构的合成由碳酸二甲酯与醇、酚进行酯交换反应所得。即采用1-烯基-2-甲基己醇与对羟基苯甲醇与碳酸二甲酯进行酯交换反应。该反应包括以下步骤：(1).在具备负压条件的反应釜内，开启搅拌，加入碳酸二甲酯与催化剂，催化剂可以是固体酸或碱催化剂，如硫酸、甲醇钠等，也可以是本领域公知的其它催化剂；(2).缓慢升温至80～90℃，双滴加两种醇类物质进行反应，随着反应的进行，不断有甲醇从体系中排出，待甲醇不再流出，即为反应终止；(3).降温，出料；(4).根据反应产物沸点的不同，对产物进行减压蒸馏处理，分离目标产物与副产物，得到目标产物，其结构如下式所示。本专利技术的一实施方式中，以上述结构的化合物作为起始剂，制备烯基碳酸酯聚醚，制备方法包括以下步骤：(1)在高压反应器中加入起始剂和催化剂(根据反应器的大小比例及配比情况确定引发剂的最低加入量，催化剂量为成品量的0.01～0.2％)。(2)密封设备，之后氮气置换，升温，当温度达到100～120℃时通入少量环氧烷烃原料，当温度升高压力下降说明引发反应，之后通入规定量的环氧烷烃原料，控制反应温度在110～130℃和釜内压力在0.3～0.5MPa。(3)待反应完毕，釜内压力逐渐下降至连续30分钟不再下降后，老化降温出料，既得所述聚醚。其中，催化剂可以是KOH或NaOH，也可以是本领域公知的其它催化剂。本专利技术的烯基碳酸酯聚醚末端具有双键，可以用来合成聚羧酸型减水剂，该烯基聚醚的起始剂链段含有碳酸酯基团，有利于增强分子链韧性，从而增强合成减水剂分子的空间位阻作用，以提高减水剂的分散性能。下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术并不限于下列实施例，其中，用于合成反应所用的反应物与催化剂均为市售产品。减水剂的合成采用本领域公知的自由基聚合工艺，在水溶液体系内进行共聚，聚合过程中通过加入第三、第四单体来调节共聚体系的聚合活性，最终得到数均分子量为5000～35000的梳型聚羧酸减水剂。烯基碳酸酯聚醚的指标测定参考行业标准HG/T4490-2013规定的测试方法；聚醚的分子量分布采用凝胶色谱法(GPC)测定；双键保留率按照GB/T13892-2012规定的方法测定碘值，并通过计算得到；减水剂分散性能测试参考GB/T500本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烯基碳酸酯聚醚，具有如下结构：其中，R1为H或C1～C3的烷基；R2为C1～C5的亚烷基；R3为C2～C4的亚烷基、亚苯基或亚苄基；M为包括结构单元‑CH2CH2O‑、‑CH(CH3)CH2O‑、‑CH2(CH3)CHO‑中的一种或多种的聚醚链。

【技术特征摘要】
1.一种烯基碳酸酯聚醚，具有如下结构：
其中，R1为H或C1～C3的烷基；R2为C1～C5的亚烷基；R3为C2～C4的
亚烷基、亚苯基或亚苄基；M为包括结构单元-CH2CH2O-、-CH(CH3)CH2O-、
-CH2(CH3)CHO-中的一种或多种的聚醚链。
2.根据权利要求1所述的烯基碳酸酯聚醚，其为均聚物、无规共聚物或
嵌段共聚物。
3.根据权利要求1所述的烯基碳酸酯聚醚，其结构为：
其中，m、n为整数，且2≤m+n≤200。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的烯基碳酸酯聚醚，其数均分子量
为250～10000...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建民，刘兆滨，董振鹏，富扬，刘丙柱，
申请(专利权)人：奥克化学扬州有限公司，辽宁奥克化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32