CN106366307B - 一种聚羧酸减水剂用单体聚醚酯及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚羧酸减水剂用单体聚醚酯及其合成方法,包括:将乙二醇或聚乙二醇溶解于有机溶剂中,加入碱金属或碱金属氢化物,充分反应得到中间溶液;在所述中间溶液中,加入不饱和二卤代物,使得在预设温度范围内发生闭环反应,得到中间产物;对所述中间产物进行过滤,去除碱金属卤化物;减压蒸馏、烘干,脱除溶剂,得到单体聚醚酯。应用本发明可以使得以此单体聚醚酯合成出的聚羧酸减水剂,具有更高的减水率,以及更长的保坍时间。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域,尤其涉及一种聚羧酸减水剂用单体聚醚酯及其合成方法。
背景技术
随着我国基础建设的全面展开,铁路、公路、桥梁等建筑上的混凝土用量大大增加。同时,耐久、耐候、高强等高性能混凝土的生产,越来越依赖于高性能减水剂,其中以铁路建设为主,正在全国全面推广应用的,正是聚羧酸高性能减水剂。
目前现有技术中的聚羧酸减水剂,是由不饱和脂肪酸,与不饱和的聚乙二醇的醚或酯,通过自由基共聚合,得到的梳型高分子分散剂。与以往的减水剂相比,聚羧酸减水剂一改以往的逐步聚合为连锁聚合,这种聚合反应没有小分子产生,基本不产生三废,同时反应较快,容易满足供应需求。
近年来,有人报道开发出了超支化的聚羧酸减水剂,其减水性能更高,但很不经济,合成方法也较为苛刻,无法实现工业化生产及应用。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种聚羧酸减水剂用单体聚醚酯及其合成方法,从而使得以此单体聚醚酯合成出的聚羧酸减水剂,具有更高的减水率,以及更长的保坍时间。
本发明的技术方案具体是这样实现的:
一种聚羧酸减水剂用单体聚醚酯及其合成方法,该方法包括:
将乙二醇或聚乙二醇溶解于有机溶剂中,加入碱金属或碱金属氢化物,充分反应得到中间溶液;
在所述中间溶液中,加入不饱和二卤代物,使得在预设温度范围内发生闭环反应,得到中间产物;
对所述中间产物进行过滤,去除碱金属卤化物;
减压蒸馏、烘干,脱除溶剂,得到单体聚醚酯。
较佳的,所述有机溶剂为:
可溶解醇钠和卤代烃,但却不溶解碱金属卤化物的有机溶剂。
较佳的,所述有机溶剂为:
乙醚、丙醚、苯乙醚、氯仿、四氢呋喃或1,4-氧杂环己烷中的一种或几种的混合物。
较佳的,所述乙二醇或聚乙二醇的浓度为:30~70%。
较佳的,所述乙二醇为乙二醇的脱水缩合物,其缩合度可以为1至500;
较佳的,所述缩合度为1至50。
较佳的,所述碱金属为:锂、钠、钾、铷、铯或钫。
较佳的,所述碱金属氢化物为:
氢化锂、氢化钠、氢化钾、氢化铷、氢化铯或氢化钫中的一种或几种的混合物。
较佳的,所述碱金属或碱金属氢化物与乙二醇或聚乙二醇的摩尔比为2~2.2。
较佳的,所述预设温度范围为30~50℃。
较佳的,所述不饱和二卤代物与乙二醇或聚乙二醇的摩尔比为1:1。
较佳的,所述二卤代物为满足如下化学式的有机物:
其中,n为重复单元数,取值为0~500;
R1为碳原子数不超过10的一价烃基;
R2为碳原子数不超过10的二价基团或基团组合;
X1和X2为氯原子、溴原子或碘原子;X1和X2相同或不同。
较佳的,所生成的单体聚醚酯的分子式为:
其中,n为重复单元数,取值为0~500;
R1为碳原子数不超过10的一价烃基;
R2为碳原子数不超过10的二价基团或基团组合。
较佳的,所述R1为氢或甲基;所述R2为酯键或肽键。
较佳的,所述R2为亚甲基、亚氨基、羰基、醚键、硫醚键、多硫键或苯撑。
较佳的,所述R2为一个化学键。
较佳的,所述不饱和二卤代物为:
3,4-二氯代-1-丁烯、3,4-二氯代-2-甲基-1-丁烯、3,4-二溴代-1-丁烯、3-氯代-4溴代-1-丁烯、4,5-二氯代-1-戊烯、1,2-二氯代乙基乙烯基醚、1,2-二氯代乙基烯丙基醚、1,2-二氯代乙基乙烯基酮、1,2-二氯代乙醇丙烯酸酯或1,2-二氯代乙醇甲基丙烯酸酯。
本发明中还提出了一种聚羧酸减水剂,所述聚羧酸减水剂为使用上述的单体聚醚酯制备而成的聚羧酸减水剂。
由上述技术方案可见,在本发明的聚羧酸减水剂用单体聚醚酯中,由于形成了环状的冠醚代替链状的乙二醇聚醚,因此使得所生产的聚羧酸减水剂用单体聚醚酯,相对于传统的直链型聚醚有更大的空间位阻,且环状结构可以较好的络合钙离子,所以,以此单体聚醚酯合成出的聚羧酸减水剂,具有更高的减水率,以及更长的保坍时间,因此具有更好的产品性能。
附图说明
图1为本发明实施例中的聚羧酸减水剂用单体聚醚酯的合成方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中的聚羧酸减水剂用单体聚醚酯的合成方法的流程示意图。如图1所示,本发明实施例中的聚羧酸减水剂用单体聚醚酯的合成方法包括:
步骤11,将乙二醇或聚乙二醇溶解于有机溶剂中,加入碱金属或碱金属氢化物,充分反应得到中间溶液。
另外,较佳的,在本发明的一个具体实施例中,所述有机溶剂是指某种纯的化学物质,即为可溶解醇钠和卤代烃,但却不溶解碱金属卤化物的有机溶剂。
优选的,所述有机溶剂可以是:乙醚、丙醚、苯乙醚、氯仿、四氢呋喃或1,4-氧杂环己烷中的一种或几种的混合物。
在本发明的技术方案中,对于乙二醇或聚乙二醇的浓度并不做任何具体限定。例如,为了控制反应速度,较佳的,在本发明的一个具体实施例中,所述乙二醇或聚乙二醇的浓度可以是:30~70%。
另外,较佳的,在本发明的一个具体实施例中,所述乙二醇可以是乙二醇的脱水缩合物,其缩合度可以为1至500;优选的,所述缩合度可以为1至50。
较佳的,在本发明的一个具体实施例中,所述碱金属可以是:锂、钠、钾、铷、铯或钫;优选的,所述碱金属为钠或钾。
较佳的,在本发明的一个具体实施例中,所述碱金属氢化物可以是:氢化锂、氢化钠、氢化钾、氢化铷、氢化铯或氢化钫中的一种或几种的混合物;优选的,所述碱金属氢化物可以是氢化钠或氢化钾
另外,在本发明的技术方案中,可以根据实际应用的需要或根据实验结果,预先设置碱金属或碱金属氢化物与乙二醇或聚乙二醇的摩尔比。
例如,较佳的,在本发明的一个具体实施例中,所述碱金属或碱金属氢化物与乙二醇或聚乙二醇的摩尔比可以为:2~2.2,也可以是其它合适的摩尔比,在此不再赘述。
步骤12,在所述中间溶液中,加入不饱和二卤代物,使得在预设温度范围内发生闭环反应,得到中间产物。
在本发明的技术方案中,可以在所述中间溶液中,缓慢地加入不饱和二卤代物,以控制温度(如果加入速度过快,会使得温度过快上升,从而容易导致事故),使得在预设温度范围内发生闭环反应,得到中间产物。
另外,较佳的,在本发明的一个具体实施例中,所述预设温度范围可以是:30~50℃。
此外,较佳的,在本发明的另一个具体实施例中,所述不饱和二卤代物与乙二醇或聚乙二醇的摩尔比可以是:1:1,也可以是其它合适的摩尔比,在此不再赘述。
较佳的,在本发明的另一个具体实施例中,所述二卤代物可以是满足如下化学式的有机物:
其中,n为重复单元数,取值为0~500;
R1为碳原子数不超过10的一价烃基;
R2为碳原子数不超过10的二价基团或基团组合;
X1和X2为氯原子、溴原子或碘原子;X1和X2可以相同,也可以不同。
较佳的,所述R1可以是:甲基。
较佳的,所述R2可以是:酯键(羰基和醚键的组合)或肽键(羰基和亚氨基的组合)。
特殊的,所述R2也可以仅仅是:一个化学键。
较佳的,所述R2可以是:亚甲基、亚氨基、羰基、醚键、硫醚键、多硫键或苯撑。
优选的,所述不饱和二卤代物可以是:3,4-二氯代-1-丁烯、3,4-二氯代-2-甲基-1-丁烯、3,4-二溴代-1-丁烯、3-氯代-4溴代-1-丁烯、4,5-二氯代-1-戊烯、1,2-二氯代乙基乙烯基醚、1,2-二氯代乙基烯丙基醚、1,2-二氯代乙基乙烯基酮、1,2-二氯代乙醇丙烯酸酯或1,2-二氯代乙醇甲基丙烯酸酯等。
步骤13,对所述中间产物进行过滤,去除碱金属卤化物。
由于所生成的金属卤化物是不溶的,会析出沉淀,因此在本步骤中,可以通过对中间产物进行过滤的方式,从所述中间产物中去除碱金属卤化物。
步骤14,减压蒸馏、烘干,脱除溶剂,得到聚羧酸减水剂用单体聚醚酯。
在本发明的技术方案中,可以通过减压蒸馏、烘干的方法,脱除溶剂,即使用蒸馏的方法,将有机溶剂分离出来,从而得到最终的纯的目标产物:“聚羧酸减水剂用单体聚醚酯”。
较佳的,在本发明的另一个具体实施例中,所生成的单体聚醚酯的分子式为:
其中,n为重复单元数,取值为0~500;
R1为碳原子数不超过10的一价烃基;
R2为碳原子数不超过10的二价基团或基团组合。
通过上述的步骤11~14,即可制备得到聚羧酸减水剂用单体聚醚多元醇(可简称为单体聚醚酯)。
因此,本发明中还提出了一种使用上述单体聚醚酯制备而成的聚羧酸减水剂,即使用通过上述所提出的聚羧酸减水剂用单体聚醚酯的合成方法所制成的单体聚醚酯制备而成的聚羧酸减水剂。具体制作步骤请参见上述的步骤11~14。
综上所述,在本发明的技术方案中,由于使用环状的乙二醇冠醚代替链状的乙二醇聚醚,因此使得所生产的聚羧酸减水剂用单体聚醚酯,相对于传统的直链型聚醚有更大的空间位阻,且环状结构可以较好的络合钙离子,所以,以此单体聚醚酯合成出的聚羧酸减水剂,具有更高的减水率,以及更长的保坍时间,因此具有更好的产品性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (18)
1.一种聚羧酸减水剂用单体聚醚酯的合成方法,其特征在于,该方法包括:
将乙二醇或聚乙二醇溶解于有机溶剂中,加入碱金属或碱金属氢化物,充分反应得到中间溶液;
在所述中间溶液中,加入不饱和二卤代物,使得在预设温度范围内发生闭环反应,得到中间产物;
对所述中间产物进行过滤,去除碱金属卤化物;
减压蒸馏、烘干,脱除溶剂,得到单体聚醚酯。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述有机溶剂为:
可溶解醇钠和卤代烃,但却不溶解碱金属卤化物的有机溶剂。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述有机溶剂为:
乙醚、丙醚、苯乙醚、氯仿、四氢呋喃或1,4-氧杂环己烷中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述乙二醇或聚乙二醇的浓度为:30~70%。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述聚乙二醇为乙二醇的脱水缩合物,其缩合度为1至500。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:
所述缩合度为1至50。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述碱金属为:锂、钠、钾、铷、铯或钫。
8.根据权利要求1或7所述的方法,其特征在于,所述碱金属氢化物为:
氢化锂、氢化钠、氢化钾、氢化铷、氢化铯或氢化钫中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述碱金属或碱金属氢化物与乙二醇或聚乙二醇的摩尔比为2~2.2。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述预设温度范围为30~50℃。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述不饱和二卤代物与乙二醇或聚乙二醇的摩尔比为1:1。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述二卤代物为满足如下化学式的有机物:
R1为碳原子数不超过10的一价烃基;
R2为碳原子数不超过10的二价基团或基团组合;
X1和X2为氯原子、溴原子或碘原子;X1和X2相同或不同。
13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所生成的单体聚醚酯的分子式为:
其中,n为重复单元数,取值为0~500;
R1为碳原子数不超过10的一价烃基;
R2为碳原子数不超过10的二价基团或基团组合。
14.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于:
所述R1为甲基;所述R2为酯键或肽键。
15.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于:
所述R2为亚甲基、亚氨基、羰基、醚键、硫醚键、多硫键或苯撑。
16.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于:
所述R2为一个化学键。
17.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不饱和二卤代物为:
3,4-二氯代-1-丁烯、3,4-二氯代-2-甲基-1-丁烯、3,4-二溴代-1-丁烯、3-氯代-4溴代-1-丁烯、4,5-二氯代-1-戊烯、1,2-二氯代乙基乙烯基醚、1,2-二氯代乙基烯丙基醚、1,2-二氯代乙基乙烯基酮、1,2-二氯代乙醇丙烯酸酯或1,2-二氯代乙醇甲基丙烯酸酯。
18.一种聚羧酸减水剂,其特征在于:
所述聚羧酸减水剂为使用如权利要求1~17的单体聚醚酯制备而成的聚羧酸减水剂。
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