CN110498734A - 炔二醇控泡剂的制备方法及引气减水复配剂的制备方法 - Google Patents

炔二醇控泡剂的制备方法及引气减水复配剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种炔二醇控泡剂的制备方法,其包括以下步骤:往反应釜中加入吗啉及液氨,并使得所述液氨与所述吗啉混合均匀;往上述反应釜中分别加入乙炔和酮类化合物,以所述液氨中的吗啉作为催化剂进行反应生成炔二醇控泡剂;以及反应完成后将反应釜恢复成常压状态,从而实现液相混合物及气相混合物的分离,而后对液相混合物进行水洗分离,并对水洗分离的油层进行蒸馏得到炔二醇控泡剂。上述炔二醇控泡剂的制备方法转化率高且纯度高。本发明还提供一种引气减水复配剂的制备方法。

Description

炔二醇控泡剂的制备方法及引气减水复配剂的制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土添加剂技术领域,特别涉及一种炔二醇控泡剂的制备方法及及引气减水复配剂的制备方法。
背景技术
在许多涉及水的应用和工业工艺中,泡沫的控制或消除对获得应用的最佳性能和工艺的高效率来说是关键性的。控泡和消泡的重要性在若干应用及工业工艺中受到该领域的应有重视。
目前,应用于混凝土中的控泡剂种类繁多,主要包括聚醚类控泡剂、有机硅氧烷类控泡剂、矿物油类控泡剂及炔二醇类控泡剂。控泡剂一般通过与减水剂复配之后再加入混凝土中来达到控制气泡的目的。聚醚类、有机硅类以及矿物油类消泡剂,主要在于消除大泡,炔二醇系列消泡剂具有抑泡的功能,而且快速的降低体系的动态表面张力,可以有效的抑制体系的泡沫产生。
发明内容
本发明旨在于提供一种转化率高、纯度高的炔二醇控泡剂的制备方法,及应用上述炔二醇控泡剂的制备方法制备的炔二醇控泡剂的引气减水复配剂的制备方法。
本发明提供一种炔二醇控泡剂的制备方法,其包括以下步骤:
往反应釜中加入吗啉及液氨,并使得所述液氨与所述吗啉混合均匀;
往上述反应釜中分别加入乙炔和酮类化合物,以所述液氨中的吗啉作为催化剂进行反应生成炔二醇控泡剂;以及
反应完成后将反应釜恢复成常压状态,从而实现液相混合物及气相混合物的分离,而后对液相混合物进行水洗分离,并对水洗分离的油层进行蒸馏得到炔二醇控泡剂。
作为一种优选方案,在50℃以下是温度下往反应釜中加入液氨,并且在加入液氨之前,还包括:先往反应釜中通入氮气以排除所述反应釜中的空气,并维持氮气压在2.5MPa。
作为一种优选方案,所述液氨与所述吗啉的质量比为1.8:1~4.6:1。
作为一种优选方案,所述酮类化合物的通式如下:R1-CO-R2,R1及R2分别选自碳原子数为1-18的烃基基团。
作为一种优选方案,加入的酮类化合物与加入的乙炔的摩尔比为1.8:1-2:1。
作为一种优选方案,加入的酮类化合物与加入的乙炔的摩尔比为1.9:1。
作为一种优选方案,所述吗啉与所述酮类化合物的摩尔比为0.1:1-0.2:1。
作为一种优选方案,乙炔与所述酮类化合物反应的具体条件为:压力为2.5MPa~3.0Mpa;温度为28℃~50℃;时间为7小时~12小时,搅拌速度为120r/min~350r/min。
本发明还提供一种应用如上所述的炔二醇控泡剂的制备方法制备的炔二醇控泡剂的引气减水复配剂制备方法,其包括以下步骤:
将上述炔二醇控泡剂与环氧乙烷分别以摩尔比1:4及1:7反应,从而分别制得第一炔二醇类润湿剂及第二炔二醇类润湿剂;
将上述第一炔二醇润湿剂、上述第二炔二醇类润湿剂及辅助料混合,制得引气减水复配剂,在所述引气减水复配剂中,所述第一炔二醇润湿剂的百分含量为5%~40%,所述第二炔二醇类润湿剂的百分含量为40%~60%,其余为辅助料。
作为一种优选方案,制备所述第一炔二醇类润湿剂的炔二醇控泡剂与制备所述第二炔二醇类润湿剂的炔二醇控泡剂相同。
作为一种优选方案,所述炔二醇控泡剂为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇。
本发明上述炔二醇控泡剂的制备方法中,所述吗啉的用量少,分散性好,并可回收利用;所述酮类化合物的转化率达90%以上,制得的炔二醇控泡剂的纯度高;并且上述炔二醇控泡剂的制备方法相较于现有技术降低了生产成本。另外,本发明的炔二醇控泡剂制备的引气减水复配剂具有超低的动态表面张力,在润湿的同时具有控泡及引气双重功能,在其应用于水泥或混凝土中时,可以很好的控制泡沫密度,消除大泡的危害,使得水泥或混凝土的强度及稳定性得以提升。
具体实施方式
下面将结合附图以及实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
本发明提供一种炔二醇控泡剂的制备方法,其包括以下步骤:
步骤S1,具体的,本实施方式中,往高压应釜中中通入氮气以排出所述反应釜中的空气,并在氮气压为2.5MPa及50℃以下的温度下再通入液氨,并向所述液氨中加入吗啉(morpholine,C4H9NO)作为催化剂并搅拌均。所述液氨与所述吗啉的含量关系为质量比:1.8:1~4.6:1。
步骤S2,往上述反应釜中分别通入乙炔和酮类化合物,以所述液氨中的吗啉作为催化剂进行反应生成炔二醇控泡剂。具体的反应如下:
其中,所述酮类化合物的通式如下:R1-CO-R2,R1及R2分别选自碳原子数为1-18的烃基基团。
具体的,所述步骤S3的反应条件具体为:压力为2.5MPa~3.0Mpa;温度为28℃~50℃;时间为7小时~12小时,搅拌速度为120r/min~350r/min,以保证乙炔最大限度的溶解在液氨中,并与酮之间充分反应。
优选的,乙炔通过下进料的方式通入所述反应釜,所述酮类化合物通过上进料的方式通入所述反应釜,从而使得乙炔与所述酮类化合物得以充分反应。更优选的,所述酮类化合物通过滴加的方式加入。
本实施方式中,加入的酮类化合物与加入的乙炔的摩尔比为1.8:1-2:1。优选的,加入的酮类化合物与加入的乙炔的摩尔比为1.9:1。
具体的,在反应的各个时间点取样,通过气相色谱(GC)来监控反应釜中的各物质的含量,以此调整乙炔的加入速度及所述酮类化合物的加入速度。
本实施方式中,所述吗啉与酮的摩尔比范围为0.1:1-0.2:1。优选的,所述吗啉与所述酮类化合物的摩尔比为0.15:1。
步骤S4,反应完成后将反应釜恢复成常压状态,从而分离得到液相混合物,而后对液相混合物进行水洗分离,并对水洗分离的油层进行蒸馏得到炔二醇控泡剂。
具体的,反应釜恢复成常压状态后,液氨形成氨气,反应釜中液相与气相分离,对液相混合物进行水洗分离直至油层呈中性,而后精馏得到炔二醇控泡剂。其中,在分离得到炔二醇控泡剂的过程中,还可实现对催化剂的回收。
下面通过具体实施例进行进一步的说明。
实施例1
采用高纯氮气对所述高压反应釜进行排空,随后在2.5MPa的氮气压,温度50℃以下,通入液氨34.8g,并加入17.4g吗啉,搅拌均匀。从高压反应釜的下进料口以鼓泡的方式连续通入乙炔26g,同时从高压反应釜的上进料口以滴加的方式加入丙酮116g进行反应生成炔二醇控泡剂。在压力为2.5MPaMpa;温度为28℃;搅拌速度为120r/min下,反应12小时。将高压反应釜恢复成常压状态进行液气相的分离,而后水洗并分离液相混合物直至油层呈中性,而后精馏得到炔二醇控泡剂。其中,所述丙酮的转化率为91.35%,所述炔二醇控泡剂的纯度为98.47%。
实施例2
采用高纯氮气对所述高压反应釜进行排空,随后在2.5MPa的氮气压,温度50℃以下,通入液氨78.3g,并加入26.1g吗啉,搅拌均匀。从高压反应釜的下进料口以鼓泡的方式连续通入乙炔27.4g,同时从高压反应釜的上进料口以滴加的方式加入甲乙酮144g进行反应生成炔二醇控泡剂。在压力为2.8MPaMpa;温度为36℃;搅拌速度为200r/min下,反应10小时。将高压反应釜恢复成常压状态进行液气相的分离,而后水洗并分离液相混合物直至油层呈中性,而后精馏得到炔二醇控泡剂。其中,所述甲乙酮的转化率为93.50%,所述炔二醇控泡剂的纯度为98.89%。
实施例3
采用高纯氮气对所述高压反应釜进行排空,随后在2.5MPa的氮气压,温度50℃以下,通入液氨69.6g,并加入17.4g吗啉,搅拌均匀。从高压反应釜的下进料口以鼓泡的方式连续通入乙炔14.4g,同时从高压反应釜的上进料口以滴加的方式加入甲基异戊酮100g进行反应生成炔二醇控泡剂。在压力为3.0MPaMpa;温度为50℃;搅拌速度为350r/min下,反应7小时。将高压反应釜恢复成常压状态进行液气相的分离,而后水洗并分离液相混合物直至油层呈中性,而后精馏得到炔二醇控泡剂。其中,所述甲基异戊酮的转化率为94.45%,所述炔二醇控泡剂的纯度为99.18%。
本发明还提供一种引气减水复配剂制备方法,其包括以下步骤:
第一步,将上述炔二醇控泡剂与环氧乙烷分别以摩尔比1:4及1:7反应,从而分别制得第一炔二醇类润湿剂及第二炔二醇类润湿剂。
所述炔二醇控泡剂与环氧乙烷具体反应如下:
其中,m+n=4或7.
优选的,制备所述第一炔二醇类润湿剂的炔二醇控泡剂与制备所述第二炔二醇类润湿剂的炔二醇控泡剂相同。
优选的,所述炔二醇控泡剂为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇。
第二步,将上述第一炔二醇润湿剂、上述第二炔二醇类润湿剂及辅助料混合,制得引气减水复配剂。其中,在所述引气减水复配剂中,所述第一炔二醇润湿剂的百分含量为5%~40%,所述第二炔二醇类润湿剂的百分含量为40%~60%,其余为辅助料。其中,所述辅助料用于改善所述引气减复配剂的其他辅助性能,例如,改散分散效果加入分散剂,所述分散剂可为但不仅限于聚乙氧基丙氧基化醇醚(HO(EO)x(PO)y(EO)xH),聚马来酸,聚酰胺等,以聚乙氧基丙氧基化醇醚为优,并且x优选30~80的整数,更优选50~80,y优选20~80的整数,更优选20~50。
本发明上述炔二醇控泡剂的制备方法中,所述吗啉的用量少,分散性好,并可回收利用;所述酮类化合物的转化率达90%以上,制得的炔二醇控泡剂的纯度高;并且上述炔二醇控泡剂的制备方法相较于现有技术降低了生产成本。另外,本发明的炔二醇控泡剂具有超低的动态表面张力,在润湿的同时具有控泡及引气双重功能,在其应用于引气减水复配剂中时,可以使水泥或混凝土很好的控制泡沫密度,消除大泡的危害,使得水泥或混凝土的强度及稳定性得以提升。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化,当然,这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种炔二醇控泡剂的制备方法,其包括以下步骤:
往反应釜中加入吗啉及液氨,并使得所述液氨与所述吗啉混合均匀;
往上述反应釜中分别加入乙炔和酮类化合物,以所述液氨中的吗啉作为催化剂进行反应生成炔二醇控泡剂;以及
反应完成后将反应釜恢复成常压状态,从而实现液相混合物及气相混合物的分离,而后对液相混合物进行水洗分离,并对水洗分离的油层进行蒸馏得到炔二醇控泡剂。
2.如权利要求1所述的炔二醇控泡剂的制备方法,其特征在于,在50℃以下的温度下往反应釜中加入液氨,并且,在加入液氨之前,还包括:先往反应釜中通入氮气以排除所述反应釜中的空气,并维持氮气压在2.5MPa。
3.如权利要求1所述的炔二醇控泡剂的制备方法,其特征在于,所述液氨与所述吗啉的质量比为1.8:1~4.6:1。
4.如权利要求1所述的炔二醇控泡剂的制备方法,其特征在于,所述酮类化合物的通式如下:R1-CO-R2,R1及R2分别选自碳原子数为1-18的烃基基团。
5.如权利要求1所述的炔二醇控泡剂的制备方法,其特征在于,加入的酮类化合物与加入的乙炔的摩尔比为1.8:1-2:1。
6.如权利要求1所述的炔二醇控泡剂的制备方法,其特征在于,所述吗啉与所述酮类化合物的摩尔比为0.1:1-0.2:1。
7.如权利要求1所述的炔二醇控泡剂的制备方法,其特征在于,乙炔与所述酮类化合物反应的具体条件为:乙炔与所述酮类化合物反应的具体条件为:压力为2.5MPa~3.0Mpa;温度为28℃~50℃;时间为7小时~12小时,搅拌速度为120r/min~350r/min。
8.一种应用如权利要求1-7任意一项所述的炔二醇控泡剂的制备方法制备的炔二醇控泡剂的引气减水复配剂制备方法,其包括以下步骤:
将上述炔二醇控泡剂与环氧乙烷分别以摩尔比1:4及1:7反应,从而分别制得第一炔二醇类润湿剂及第二炔二醇类润湿剂;
将上述第一炔二醇润湿剂、上述第二炔二醇类润湿剂及辅助料混合,制得引气减水复配剂,在所述引气减水复配剂中,所述第一炔二醇润湿剂的百分含量为5%~40%,所述第二炔二醇类润湿剂的百分含量为40%~60%,其余为辅助料。
9.如权利要求8所述的引气减水复配剂制备方法,其特征在于,制备所述第一炔二醇类润湿剂的炔二醇控泡剂与制备所述第二炔二醇类润湿剂的炔二醇控泡剂相同。
10.如权利要求9所述的引气减水复配剂制备方法,其特征在于,所述炔二醇控泡剂为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇。
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