CN108558258B

CN108558258B - 2,5-二甲基哌嗪衍生物的制备方法、应用及水泥添加剂

Info

Publication number: CN108558258B
Application number: CN201810488953.5A
Authority: CN
Inventors: 李国华; 杭建荣; 陈云龙; 张书
Original assignee: Nanjing Baochun Chemical Industry Co ltd
Current assignee: Nanjing Baochun Chemical Industry Co ltd
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: CN108558258A

Abstract

本发明公开了2,5‑二甲基哌嗪衍生物在作为水泥添加剂中的应用。本申请中，2,5‑二甲基哌嗪衍生物具有既可以单独使用，也可以与其它种类的水泥添加剂制作成水泥复合添加剂等优点，具有较强的协同效应，可以发挥各种水泥添加剂的优势，最大限度地降低水泥添加剂的用量，以及提高水泥制品的质量。在掺量不变的情况下，本发明水泥添加剂与羟烷基胺相比，可提高水泥的早期强度，由此可有效地提高水泥制品的施工效率。本申请还公开了2,5‑二甲基哌嗪衍生物的制备方法。该制备方法具有流程减化的优势。在本申请中，还公开了使用上述方法制备的2,5‑二甲基哌嗪衍生物所形成的水泥添加剂。该水泥添加剂可有效地提高水泥制品的施工效率。

Description

2,5-二甲基哌嗪衍生物的制备方法、应用及水泥添加剂

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及2,5-二甲基哌嗪衍生物作为水泥添加剂的应用以及2,5-二甲基哌嗪衍生物的制备方法，以及包含采用上述制备方法所制备的水泥添加剂。

背景技术

水泥添加剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，是由一种或几种表面活性物质组成。不仅可以显著提高水泥台时产量、各龄期水泥强度，改善其流动性，还能够大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。同时，在降低能耗和生产成本等方面都有着十分重要的作用。

目前，市面上大量使用的液体助磨剂多是醇胺类、醇类等化工原料的单一或复配产品，虽具有较好的助磨效果，但其价格成本高，性能稳定性差，普适性不高。由于该类助磨剂都存在一些局限性，所以通过合成反应，将目标官能团自由组装嫁接到主分子骨架上直接进行末端改性和修饰，使其具有明显的优势。如可以通过其表面活性的分散性能和功能基团同时达到助磨分散和水化诱导作用；如增加各种极性基团，增强了助磨剂对细颗粒吸附能力；调整各亲水、亲油等功能基团的比例，可使聚合物兼有减水、引气等功能；增加螯合基团，使聚合物拥有与金属离子螯合的能力，诱导水泥水化，突出助磨剂增强能力；扩大空间位阻基团，可直接减缓水泥细颗粒的团聚趋势，具有更优秀的助磨性能。

哌嗪的两个氮端易与其它官能团发生化学反应，哌嗪的胺基氢被长链烷基或烷氧基取代的衍生物，可以作润湿剂、乳化剂、分散剂和清洁剂。如N,N’-二羟基哌嗪与各种脂肪酸的单酯可作为改进脂肪酸皂抗硬水性能的添加剂；N,N’-二羟基哌嗪的单酯和单醚可用作润肤剂的乳化剂。

目前上述的2,5-二甲基哌嗪衍生物均采用间接合成的方式进行生产，流程较长，过程控制较难。

发明内容

本发明的目的首先在于将2,5-二甲基哌嗪衍生物作为添加剂应用到水泥行业，以扩大添加剂的品种，使在选择添加剂时具有更大的选择范围，本申请的技术方案是：

2,5-二甲基哌嗪衍生物在作为水泥添加剂中的应用。

在作为水泥添加剂时，2,5-二甲基哌嗪衍生物在水泥中的掺量优选为水泥质量的0.001～0.1％。进一步地优选，2,5-二甲基哌嗪衍生物在水泥中的掺量为水泥质量的0.02～0.04％。

本申请中，2,5-二甲基哌嗪衍生物具有既可以单独使用，也可以与其它种类的水泥添加剂制作成水泥复合添加剂等优点，具有较强的协同效应，可以发挥各种水泥添加剂的优势，最大限度地降低水泥添加剂的用量，以及提高水泥制品的质量。

在掺量不变的情况下，本发明水泥添加剂与羟烷基胺相比，可提高水泥的早期强度，由此可有效地提高水泥制品的施工效率。

具体地，2,5-二甲基哌嗪衍生物具有式(I)的结构：

R₁为选自氢、羟乙基、羟丙基；R₂为选自氢、羟乙基、羟丙基。

优选地，2,5-二甲基哌嗪衍生物为1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪或1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪。

1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪、1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪是2,5-二甲基哌嗪衍生物上的胺基氢被烷氧基进一步取代的一类衍生物，该衍生物具备添加剂的使用性能，是一种助磨效果优良、成本低廉、产品性能稳定、有效掺量低、混合材适应性高的新型添加剂。

为简化2,5-二甲基哌嗪衍生物的生产流程，本发明的另一目的是提供一种2,5-二甲基哌嗪衍生物的制备方法，该制备方法采用如下步骤：

(1)将2,5-二甲基哌嗪投入反应釜中，抽真空并向釜中通入惰性气体，使釜内压力维持在-0.04～-0.06Mpa下，对反应釜内的空气进行置换；

(2)关真空并封闭反应釜，向反应釜中连续加入环氧烷烃，搅拌，进行反应；

(3)通入惰性气体维持反应釜内的压力为0.1～0.5Mpa，待釜内压力稳定后，制得2,5-二甲基哌嗪衍生物；

2,5-二甲基哌嗪与环氧烷烃的投料摩尔比为1：1.8～2.5；

当环氧烷烃为环氧丙烷时，2,5-二甲基哌嗪衍生物为1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪；

当环氧烷烃为环氧乙烷时，2,5-二甲基哌嗪衍生物为1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪。

所述惰性气体优选为氮气、氩气或氦气中的至少一种。

本发明中采用2,5-二甲基哌嗪和环氧烷烃为起始原料，经烷氧化“一步法”反应制得目标产物，整个反应过程中，工艺简单，生产过程环保。

在利用环氧丙烷生产1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪时，所生成的产品纯度在93％以上，产率可稳定在95％以上。

在利用环氧乙烷生产1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪时，产率可稳定在92％以上。

为避免反应釜内的余量空气对反应造成不良影响，在步骤(1)中，在反应釜内，惰性气体对空气的置换时间为10～30min。

优选地，环氧丙烷的添加速度为2,5-二甲基哌嗪添加总量5～25％/15min，且控制在45g/15min～80g/15min。适当的环氧丙烷进料速度同样可使反应物中的有效成分充分接触和完全反应。在添加环氧丙烷的过程中，添加速度过快，会导致反应过快，副反应增加，添加速度太慢，使生产时间延长，生产效率降低，在上述的反应条件下，可在保证反应顺利进行的同时，最大限度地提高生产效率。

进一步，步骤(2)中，在通入环氧烷烃前首先对反应釜抽真空，使釜内压力达到-0.06～-0.1Mpa，然后再通入环氧烷烃。

采用负压下进行预反应，不仅节能环保，还可以降低反应釜内有机性挥发物沸点，有利于传质效果的增加。因此，可提高目标产物的收率，减少副反应发生的机会。

优选地，搅拌的速度为150～500r/min。适当的搅拌速度可以使反应物中的有效成分充分接触和完全反应，在该搅拌速度下，能够使环氧烷烃和2,5-二甲基哌嗪能够充分地混合，使反应能够顺利地进行。

具体地，步骤(2)中，当环氧烷烃为环氧丙烷时，反应温度为50～75℃，反应时间为2～4h；当环氧烷烃为环氧乙烷时，反应温度为40～60℃，反应时间为2～4h。在上述反应条件下，能够使物料的反应平稳进行，保证物料的有效反应，减少副反应。

进一步，当环氧烷烃为环氧乙烷时，在步骤(1)中，还加入有水化催化剂，该水化催化剂和2,5-二甲基哌嗪一同投入到反应釜中；所述水化催化剂为去离子水，或去离子水与甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种按体积比1:1的混合物；添加水化催化剂后，在步骤(3)中，待釜内压力稳定后，经抽真空脱除轻组分后得到1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪产物。其中的轻组分包括水和一些其它一些易挥发的化学组分。

水是一种大极性的溶剂，当小极性的有机化合物加入到水中时，水会通过疏水作用把这些小极性的化合物挤压在一起，促进它们之间化学反应的进行。水也具有较大的介电常数和较大的比热容，可以吸收反应过程中释放出的过多热量，促使反应安全、平稳的进行；其次，水与醇的混合溶剂可加速反应速率，提高目标产物收率。相较于未添加水化催化剂，添加水化催化剂后，在利用环氧乙烷生产1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪时，产率差异不大，但产品的纯度可提高14％以上，稳定地保持在95％以上。

具体地，水化催化剂的量为2,5-二甲基哌嗪与环氧乙烷两者的总投料质量的1％～5％。水与醇混合溶剂作为催化剂，用量越多，反应速度越快。国内作为催化剂的水在生产过程中要与产品进行分离，分离这部分水耗能较多，因而控制混合溶剂在总投料质量的1％～5％较为经济。

本申请还提供一种，水泥添加剂，其包含采用上述各制备方法所制备的2,5-二甲基哌嗪衍生物。添加有2,5-二甲基哌嗪衍生物后，在掺量不变的情况下，本发明水泥添加剂与羟烷基胺相比，可提高水泥的早期强度，由此可有效地提高水泥制品的施工效率。尤其是与其它种类的水泥添加剂制作成水泥复合添加剂等优点，具有较强的协同效应，可以发挥各种水泥添加剂的优势，最大限度地降低水泥添加剂的用量，以及提高水泥制品的质量。

附图说明

图1为实施例5所生产的1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪的电喷雾质谱(ESI-MS)检测正离子图，纵轴表示相对强度(％)，横轴表示离子的质荷比(m/z)。

本文采用的电喷雾质谱图用Waters Q-TOF Micro^TM质谱仪测定。

图2是实施例10所生产的1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪的电喷雾质谱(ESI-MS)检测正离子图，纵轴表示相对强度(％)，横轴表示离子的质荷比(m/z)。

本文中的电喷雾质谱图用Waters Q-TOF Micro^TM质谱仪测定。

具体实施方式

下面选取部分实施例对本发明进行详细描述。

在以下的实施例1-4中，所采用的1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪(HEDMP)为采用实施例10所制备的产品。所采用的1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪(HPDMP)为采用实施例5所制备的产品。

实施例1

采用2,5-二甲基哌嗪衍生物单独作为水泥添加剂，在单独作为水泥添加剂使用时，其添加方式同现有的水泥添加剂的使用方法。

将2,5-二甲基哌嗪衍生物作为水泥添加剂进行检测，检测按GB/T 26748-2011《水泥助磨剂》标准进行试验，所用水泥为如下物理性能的基准水泥：

水泥模块试验时，将2,5-二甲基哌嗪(HDMP)、1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪(HEDMP)、1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪(HPDMP)分别参照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》、GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量检验方法》，检测水泥强度、标准稠度需水量，具体检测数据见表1。

表1水泥强度、标准稠度需水量数据表

表1中“+”表示抗压强度增长。

表1中数据表明，2,5-二甲基哌嗪及其衍生物均具备添加剂的应用特性；与空白水泥样对比发现，只需加入0.02％掺量即可提高水泥早后期强度，水泥标准稠度需水量也均有下降。其中，水泥3天强度中HEDMP最大增长1.4MPa；水泥28天强度中HPDMP最大增长3.2MPa。

在其它实施例中，2,5-二甲基哌嗪及其衍生物在水泥中的掺量还可以为水泥质量的0.001～0.1％，当然掺量还可以为水泥质量的0.01～0.05％，或者水泥质量的0.02～0.04％。

2,5-二甲基哌嗪衍生物还可与其它水泥添加剂，例如减水剂、泵送剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂、防冻剂、引气剂、阻锈剂、膨胀剂、增稠剂或消泡剂等添加剂中的一种或两种以上一起制成水泥复合添加剂，制作水泥复合添加剂时，采用简单的混合即可。

实施例2

本实施例中的基准水泥规格及试验方法同实施例1中基准水泥规格及试验方法。

采用2,5-二甲基哌嗪(HDMP)、1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪(HEDMP)、1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪(HPDMP)单独作为水泥添加剂，掺量均为水泥质量的0.04％，具体检测数据见表2。

表2水泥强度、标准稠度需水量数据表

表2中“+”表示抗压强度增长。

表2中数据表明，2,5-二甲基哌嗪及其衍生物均具备添加剂的应用特性；与空白水泥样对比发现，只需加入0.04％掺量即可大幅提高水泥早后期强度、降低水泥标准稠度需水量。其中，水泥3天强度中HPDMP最大增长2.5MPa；水泥28天强度中HPDMP最大增长3.9MPa。

实施例3

采用水泥的物料配合比为：熟料84％、石膏5％、石灰石4％、矿渣2％、黑炉渣2％、铁炉渣3％。粉磨细度(0.08/％)为1.1，比表面积(m²/kg)为452，标准稠度(％)为27.5。

三乙醇胺(TEA)、1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪(HEDMP)、1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪(HPDMP)单独作为水泥添加剂，掺量均为水泥质量的0.02％。具体检测数据见表3。

表3水泥强度、标准稠度需水量数据表

表3中“+”表示抗压强度增长。

表3中数据表明，在掺量0.02％时，与空白水泥样对比发现，水泥标准稠度需水量均降低，水泥早后期强度也均有大幅提高，能够替代三乙醇胺(TEA)用于提高早期强度。

实施例4

按照上述实施例试验标准和试验方法，其中三乙醇胺(TEA)、1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪(HEDMP)、1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪(HPDMP)的掺量均为水泥质量的0.04％。具体检测数据见表4。

表4水泥强度、标准稠度需水量数据表

表4中“+”表示抗压强度增长。

表4中数据表明，在掺量0.04％时，与空白水泥样对比发现，水泥标准稠度需水量均降低，水泥早后期强度也均大幅提高。其中，HEDMP、HPDMP早后期水泥抗压强度较TEA均有超越，可完全替代TEA在水泥添加剂中的应用。

实施例5-9为制备1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪的实施例。

实施例5

(1)将319.7g(2.8mol)2,5-二甲基哌嗪投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.04Mpa，置换反应釜内空气20min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.09Mpa；向反应釜中连续通入296.2g(5.1mol)环氧丙烷，搅拌速度控制在150～200r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在70℃，恒温反应2.0h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，无明显变化，自然降温至室温，制得1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪，产率为95.2％。经高效液相色谱检测，纯度为93.1％。

在本实施例中，环氧丙烷的添加速度控制在45g/15min。

对本实施例中的产物进行检测，采用电喷雾质谱检测的正离子图中：质荷比(m/z)为231.1([M+H]⁺,其目标产物的相对分子质量为230)，具体的检测质谱图见图1。

实施例6

(1)将319.7(2.8mol)2,5-二甲基哌嗪投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.05Mpa，置换反应釜内空气20min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.08Mpa；向反应釜中连续通入319.4g(5.5mol)环氧丙烷，搅拌速度控制在200～300r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在60℃，恒温反应2.5h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，无明显变化，自然降温至室温，制得1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪，产率为96.6％。经高效液相色谱检测，纯度为93.6％。

在本实施例中，环氧丙烷的添加速度控制在60g/15min。

实施例7

(1)将319.7(2.8mol)2,5-二甲基哌嗪投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.06Mpa，置换反应釜内空气30min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.1Mpa；向反应釜中连续通入325.2g(5.6mol)环氧丙烷，搅拌速度控制在300～400r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在65℃，恒温反应3.0h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.5Mpa，待压力表指示压力无明显变化，自然降温至室温，制得1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪，产率为97.2％。经高效液相色谱检测，纯度为95.3％。

在本实施例中，环氧丙烷的添加速度控制在80g/15min。

实施例8

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.09Mpa；向反应釜中连续通入319.4g(5.5mol)环氧丙烷，搅拌速度控制在400～500r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在75℃，恒温反应2.5h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，无明显变化，自然降温至室温，制得1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪，产率为96.7％。经高效液相色谱检测，纯度为95.2％。

在本实施例中，环氧丙烷的添加速度控制在50g/15min。

实施例9

(1)将319.7(2.8mol)2,5-二甲基哌嗪投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.05Mpa，置换反应釜内空气30min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.09Mpa；向反应釜中连续通入342.6g(5.9mol)环氧丙烷，搅拌速度控制在250～300r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在65℃，恒温反应3.0h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.5Mpa，待压力表指示压力稳定，无明显变化，自然降温至室温，制得1,4-二(2-羟丙基)-2,5-二甲基哌嗪，产率为97.3％。经高效液相色谱检测，纯度为95.5％。

在本实施例中，环氧丙烷的添加速度控制在70g/15min。

实施例10-14为制备1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪的实施例。

实施例10

(1)将285.5(2.5mol)2,5-二甲基哌嗪投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.06Mpa，置换反应釜内空气20min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.08Mpa；向反应釜中连续通入220.0g(5.0mol)环氧乙烷，搅拌速度控制在150～200r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在50℃，恒温反应2.0h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，即釜内压力稳定无明显变化，抽真空脱气，得到1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪产物，产率为92.3％。经高效液相色谱检测，纯度为81.2％

在本实施例中，环氧乙烷的添加速度控制在45g/15min。

实施例11

(1)将285.5(2.5mol)2,5-二甲基哌嗪和10.2g去离子水一起投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.04Mpa，置换反应釜内空气20min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.09Mpa；向反应釜中连续通入211.2g(4.8mol)环氧乙烷，搅拌速度控制在200～300r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在55℃，恒温反应2.0h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，即釜内压力稳定无明显变化，抽真空脱气，得到1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪产物，产率为92.4％。经高效液相色谱检测，纯度为94.1％

在本实施例中，环氧乙烷的添加速度控制在45g/15min。

对本实施例中的产物进行检测，采用电喷雾质谱检测的正离子图中：质荷比(m/z)为203.3([M+H]⁺,其目标产物的相对分子质量为202.3)，具体的检测质谱图见图2。

实施例12

(1)将319.7(2.8mol)2,5-二甲基哌嗪、7.5g去离子水和7.5g无水甲醇一起投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.05Mpa，置换反应釜内空气20min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.085Mpa；向反应釜中连续通入260.1g(5.9mol)环氧乙烷，搅拌速度控制在300～400r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在40℃，恒温反应2.5h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，即釜内压力稳定无明显变化，抽真空脱气，得到1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪产物，产率为92.6％。经高效液相色谱检测，纯度为95.2％

在本实施例中，环氧乙烷的添加速度控制在80g/15min。

实施例13

(1)将319.7(2.8mol)2,5-二甲基哌嗪、8.5g去离子水和8.5g无水乙醇一起投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.06Mpa，置换反应釜内空气20min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.1Mpa；向反应釜中连续通入246.8g(5.6mol)环氧乙烷，搅拌速度控制在400～500r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在45℃，恒温反应3.0h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，即釜内压力稳定无明显变化，抽真空脱气，得到1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪产物，产率为92.2％。经高效液相色谱检测，纯度为96.3％

在本实施例中，环氧乙烷的添加速度控制在65g/15min。

实施例14

(1)将285.5(2.5mol)2,5-二甲基哌嗪、8.5g去离子水和8.5g无水甲醇一起投入反应釜中，抽真空并向釜中通入N₂惰性气体，使釜内压力维持在-0.06Mpa，置换反应釜内空气20min；

(2)关闭出口阀，抽真空至釜内压力为-0.09Mpa；向反应釜中连续通入224.7g(5.1mol)环氧乙烷，搅拌速度控制在250～300r/min，充分搅拌，控制反应釜内物料温度在40℃，恒温反应2.0h；

(3)通入N₂惰性气体维持反应釜内的压力为0.4Mpa，待压力表指示压力稳定，即釜内压力稳定无明显变化，抽真空脱气，得到1,4-二(2-羟乙基)-2,5-二甲基哌嗪产物，产率为94.1％。经高效液相色谱检测，纯度为95.7％

在本实施例中，环氧乙烷的添加速度控制在50g/15min。

在上述实施例5-14中，由于来源充分，价格较低，惰性气体均采用N₂，可以理解，在其它实施例中，惰性气体还可以采用氩气或氦气，当然也可以为氮气、氩气以及氦气中的至少两种气体的混合气，在该混合气中，上述各惰性气体的比例可以为任意比。

Claims

1.2,5-二甲基哌嗪衍生物的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：

（1）将2,5-二甲基哌嗪投入反应釜中，抽真空并向釜中通入惰性气体，使釜内压力维持在-0.04～-0.06Mpa下，对反应釜内的空气进行置换；

（2）关真空并封闭反应釜，向反应釜中连续加入环氧烷烃，搅拌，进行反应；反应温度为40～60℃，反应时间为2～4h；

（3）通入惰性气体维持反应釜内的压力为0.1～0.5Mpa，待釜内压力稳定后，制得2,5-二甲基哌嗪衍生物；

2,5-二甲基哌嗪与环氧烷烃的投料摩尔比为1：1.8～2.5；

环氧烷烃为环氧乙烷，2,5-二甲基哌嗪衍生物为1,4-二（2-羟乙基）-2,5-二甲基哌嗪；

在步骤（1）中，还加入有水化催化剂，该水化催化剂和2,5-二甲基哌嗪一同投入到反应釜中，该水化催化剂用于提高1,4-二（2-羟乙基）-2,5-二甲基哌嗪的纯度；水化催化剂的量为2,5-二甲基哌嗪与环氧乙烷两者的总投料质量的1%~5%；

所述水化催化剂为去离子水，或去离子水与甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种按体积比1:1的混合物；

添加水化催化剂后，在步骤（3）中，待釜内压力稳定后，经抽真空脱除轻组分后得到1,4-二（2-羟乙基）-2,5-二甲基哌嗪产物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，在通入环氧烷烃前首先对反应釜抽真空，使釜内压力达到-0.06～-0.1Mpa，然后再通入环氧烷烃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，搅拌的速度为150～500r/min。

4.一种水泥添加剂，其包含权利要求1-3任一项所述的制备方法制备的2,5-二甲基哌嗪衍生物。

5.权利要求1-3任一项所述的制备方法所制备的2,5-二甲基哌嗪衍生物在作为水泥添加剂中的应用。

6.根据权利要求5所述的2,5-二甲基哌嗪衍生物的应用，其特征在于，2,5-二甲基哌嗪衍生物在水泥中的掺量为水泥质量的0.001~0.1%。