高分子量、钾钠离子含量低聚醚大单体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高分子量、钾钠离子含量低聚醚大单体的制备方法，包括：将甲基烯丙醇与置换剂混合反应且置换反应结束后得到置换底物，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，反应结束后得到聚醚单体中间体；将所述聚醚单体中间体与碱性溶液混合反应且反应结束后，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，反应结束后得到聚醚大单体粗产品；向所述聚醚大单体粗产品中依次加入中和剂和吸附剂，反应结束后过滤洗涤，得到所述聚醚大单体，具有相对平均分子量大(可达3000～6000)，作为羧酸减水剂使用时，能够形成大空间位阻，增加减水率和保坍性，大幅度提高减水性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
高分子量、钾钠离子含量低聚醚大单体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及精细化工合成
，具体涉及一种高分子量、钾钠离子含量低聚醚大单体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着经济建设持续和高速的发展，高速铁路、公路、机场、市政工程、核电和水利水电等重大工程对混凝土的需求总量越来越大，同时对混凝土的性能要求也越来越高，这也变相的对能有效改善混凝土施工性能和混凝土后期性能的混凝土减水剂提供了巨大市场空间的同时，也提出了越来越高的要求。
[0003]为了更好地满足工程需要，国内聚羧酸减水剂经历了从最初的丙烯醇聚醚，发展到目前的六碳醇及以上的聚醚产品。目前主流的产品为HPEG2400和TPEG2400等，但是这些主流的产品的最高数均平均分子量不超过3000。一方面是因为在碱性置换剂作用下采用现有的技术，很难提高分子量，另一方面是数均平均分子量上升以后不饱和度会下降，影响后期合成的减水剂的性能。
[0004]目前主流的HPEG2400和TPEG2400等无一例外的将反应过程中的钾钠离子中和成盐，最终保留在产品中，这些钾钠离子产生的盐，如醋酸钠，在混凝土中起到一定的缓凝作用，其抑制了水泥的水化反应，进而促使水泥延迟凝结硬化。在混凝土的配制应用中，主要是在夏季和气温较高的施工环境下使用；而在冬季和气温较低的施工环境中，缓凝剂的存在会使混凝土不易硬化，同时尽管对混凝土后期强度没有影响，但会使混凝土1～3d早期强度有所降低，影响使用性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有的聚羧酸单体作为减水剂使用时减水性能差和作为缓凝剂时早期强度影响大的问题，本专利技术提供一种高分子量、钾钠离子含量低聚醚大单体的制备方法，所述制备方法包括：
[0006]将甲基烯丙醇与置换剂发生置换反应，得到置换底物，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，反应结束后得到聚醚单体中间体；
[0007]将所述聚醚单体中间体与碱性溶液混合反应后，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应后，得到聚醚大单体粗产品；
[0008]向所述聚醚大单体粗产品中依次加入中和剂和吸附剂，反应结束后过滤洗涤，得到所述聚醚大单体。
[0009]本专利技术的有益效果为：
[0010](1)本专利技术制备得到的聚醚大单体具有平均分子量分布窄(平均分子量分布系数小于1.06)，缩短了反应周期，双键保留率高(双键保留率大于98.2％。)以及钾离子和钠离子低等优点。
[0011](2)本专利技术制备得到的聚醚大单体具有相对平均分子量大(可达3000～6000)，作
为羧酸减水剂使用时，能够形成大空间位阻，增加减水率和保坍性，大幅度提高减水性能。
[0012](3)本专利技术制备得到的聚醚大单体中钾离子和钠离子达到10ppm以下，具有更好的抗压强度。
[0013](4)本专利技术制备得到的聚醚大单体在建筑领域中作为缓凝剂和减水剂具有很大的应用前途。
具体实施方式
[0014]本专利技术的专利技术人在使用现有的聚羧酸减水剂时，发现平均分子量低和不饱和度低影响其减水性能并且其中钠离子和钾离子的含量高导致硬化时间长和早期强度低的问题导致应用范围受限。
[0015]如本文所用，所述“不饱和度”是指有机化合物中碳碳双键的数量与两倍碳碳三键数量的总和，作为有机化合物分子不饱和程度的量化标志，如一个碳碳双键具有一个不饱和度，一个碳碳三键具有两个不饱和度，那么如果有机化合物中有一个碳碳双键和一个碳碳三键，则该有机化合物的不饱和度为3。
[0016]如本文所用，所述“平均分子量低”是指有机化合物的平均分子量低于3000，此处的平均分子量应当理解为相对平均分子量。
[0017]如本文所用，所述“减水性能”是指加入混凝土或其它涂料中能够降低水的使用量的一类物质所表现出来的一种性能，如木质素磺酸盐和萘磺酸盐甲醛聚合物。
[0018]如本文所用，所述“早期强度”是指物质在凝结过程中在第1～3天时的硬度，所述“早期强度低”是指物质在凝结过程中在第1～3天时的硬度小于50％。
[0019]本专利技术的专利技术人发现采用置换剂与甲基烯丙醇反应可以产生阴离子活性底物，加快两相融合，避免了常规催化剂反应慢，局部温度高导致原料破坏等问题；加入碱性溶液能够克服了常规催化剂平均分子量分布宽，反应周期长等缺点；并且通过加入中和剂和吸附剂用于降低钠离子和钾离子的含量，从而增强其抗压强度。
[0020]根据本专利技术提供的一种高分子量、钾钠离子含量低聚醚大单体的制备方法，如本文所用，所述“高分子量”是指有机化合物的平均分子量不低于3000；如本文所用，所述“钾钠离子含量低”是指钾离子和钠离子的质量百分数的总和不大于10ppm；如本文所用，所述“聚醚大单体”是指平均分子量不低于3000的聚醚单体。
[0021]所述制备方法包括以下步骤：
[0022]S1.将甲基烯丙醇与置换剂混合反应且置换反应结束后得到置换底物，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，反应结束后得到聚醚单体中间体；
[0023]如本文所用，所述“置换剂”是指能够与甲基烯丙醇反应产生阴离子活性底物的物质，如碱金属、碱金属化合物以及碱金属碱性溶液等，合适地，所述置换剂包括但不限于碱金属、碱金属化合物、碱金属碱性溶液以及苄基三乙基氯化铵中的至少一种，合适地，所述碱金属包括但不限于钠或钾，合适地，所述碱金属化合物包括但不限于氢化钠。
[0024]甲基烯丙醇与置换剂混合反应过程中的温度可以为26～65℃，合适地，35℃～50℃，更合适地，40～45℃；反应时间可根据各原料的加入量进行相应的调整，合适地，120～150min，更合适地，130～140min。
[0025]加入环氧乙烷和环氧丙烷反应的过程可以在无氧环境中进行，如本文所用，所述
“
无氧环境”是指氧含量低于200ppm的环境，所述无氧环境可以是惰性气体或氮气置换得到的，惰性气体或氮气的通入可以是连续的，也可以间断的，具体根据反应所需的时间来取决。
[0026]加入环氧乙烷和环氧丙烷反应的过程中反应温度可以为98～105℃，合适地，102～105℃；反应时间可根据各原料的加入量进行相应的调整，合适地，110～130min；在加入环氧乙烷和环氧丙烷反应结束后可以进行降温处理，降温处理的方式可以为水浴降温或自然冷却降温，降温处理后的温度可以为40℃～50℃，合适地，43℃～45℃。
[0027]所述甲基烯丙醇与置换剂的质量比可以为97:3～5，合适地，97:4；所述置换底物、环氧乙烷以及环氧丙烷的质量比可以为14:86～100:0～30，合适地，14:90～95。
[0028]S2.将所述聚醚单体中间体与碱性溶液混合反应且反应结束后，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，反应结束后得到聚醚大单体粗产品；
[0029]如本文所用，所述“碱性溶液”是指pH大于7的溶液，如碱金属的水溶液和甲醇钠，合适地，氢氧化钠和甲醇钠，更合适地，氢氧化钠。
[0030]所述聚醚单体中间体与碱性溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分子量、钾钠离子含量低聚醚大单体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将甲基烯丙醇与置换剂发生置换反应，得到置换底物，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，得到聚醚单体中间体；将所述聚醚单体中间体与碱性溶液混合反应后，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，得到聚醚大单体粗产品；向所述聚醚大单体粗产品中依次加入中和剂和吸附剂，反应结束后过滤洗涤，得到所述聚醚大单体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备所述聚醚单体中间体的步骤中，加入环氧乙烷和环氧丙烷反应在无氧环境中进行。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在制备所述聚醚单体中间体的步骤中，所述甲基烯丙醇与所述置换剂混合反应的温度为26℃～65℃，优选35℃～50℃；所述加入环氧乙烷和环氧丙烷反应的温度为95℃～105℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备聚醚大单体粗产品的步骤中，在加入环氧乙烷和环氧丙烷反应结束后还进行脱气鼓泡处理；所述聚醚单体中间体与碱性溶液混合反应的温度为70～80℃；所述加入环氧乙烷和环氧丙烷反应的温度为115～125℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备所述聚醚大单体的步骤中，加入中和剂和吸附剂后反应的温度为80℃～90℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述置换剂为钠、氢氧化钠、氢化钠以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭韬，容红，向红军，
申请(专利权)人：武汉中彭化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：