一種聚醚單體材料及其制備方法和用途技術

本發明專利技術公開了一種聚醚單體材料的制備工藝：a.預聚體的合成：在無水條件下，在所述催化劑的作用下，將所述起始劑與環氧乙烷進行開環聚合反應，得數均分子量為150～600的預聚體；b.在所述催化劑的作用下，將所述預聚體與環氧乙烷進行開環聚合反應，即可。本發明專利技術還公開了由該制備工藝制得的聚醚單體材料以及其在制備減水劑中的用途。本發明專利技術克服了現有的減水劑單體制備高性能聚羧酸減水劑時工藝復雜，減水率等綜合性能不佳的缺陷，相對于現有的聚乙二醇單甲醚能夠使合成得到的羧酸系減水劑的減水率顯著提高，且能夠在合成過程中減少污染，降低合成成本，同時簡化減水劑單體的合成路線。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種聚醚單體材料及其制備方法和用途。
技術介紹
聚羧酸系高性能減水劑是繼木質素、萘系減水劑之后的第三代綠色環保型減水齊 ，能夠有效提高拌和物的和易性，增加水化效率，減少單位用水量，增加強度，節省水泥用量，提高混凝土的耐久性，制得高流動性混凝土 、泵送混凝土、高強高性能混凝土或高密實性混凝土等，代表了未來減水劑的發展方向。隨著我國聚羧酸系減水劑生產技術和應用技術的發展，國內混凝土技術乃至工程建設領域進入了新時代，推廣聚羧酸系減水劑已成為混凝土質量向高性能方向發展的必然趨勢。伴隨聚羧酸減水劑的快速發展，作為減水劑生產主要原料的聚醚單體需求量也必然有巨大的增長。目前，用于制備聚羧酸減水劑的單體材料主要是聚乙二醇單甲醚。用聚乙二醇單甲醚制備聚羧酸減水劑時制備工藝比較復雜，最終減水劑的減水率通常為25-30%。市場上仍需要具有更高減水率，塌落度保持性好，合成過程中能夠盡量減少污染，原料成本更低的減水劑。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服了現有的減水劑單體制備高性能聚羧酸減水劑時工藝復雜，減水率等綜合性能不佳的缺陷，提供了一種新的能夠合成羧酸系減水劑的聚醚單體材料，其相對于現有的聚乙二醇單甲醚能夠使合成得到的羧酸系減水劑的減水率顯著提高，且能夠在合成過程中減少污染，降低合成成本，同時簡化減水劑單體的合成路線。本專利技術還提供了該聚醚單體材料的制備方法和用途。本專利技術提供了一種聚醚單體材料的制備方法，其包括下述步驟在無水條件下，在催化劑的作用下，起始劑與環氧乙烷進行開環聚合反應，即可；其中所述的起始劑為乙醇、異丙醇和丙醇中的一種或多種。本專利技術中，所述的催化劑為本領域中用于制備聚醚單體材料常用的各種強堿性催化劑，主要為甲醇鈉、甲醇鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋇中的一種或多種。所述催化劑的用量為本領域中制備聚醚單體材料時常規的催化量。本專利技術中，所述環氧乙烷以及所述起始劑的用量為使所述聚醚單體材料的數均分子量達到1000 2400為準，較佳地為1000 1800，所述環氧乙烷與所述起始劑的摩爾比一般為20 54 I。本專利技術中，所述開環聚合反應的溫度為本領域中制備聚醚單體材料時常規的反應溫度，較佳地為70 180°C，更佳地為80 160°C。本專利技術中，所述開環聚合的反應時間以環氧乙烷消耗完為準，一般檢測反應體系中壓力不再減少為止。在本專利技術一較佳的實施方式中，所述的制備方法采用二步法進行a.預聚體的合成在無水條件下，在所述催化劑的作用下，將所述起始劑與環氧乙烷進行開環聚合反應，得數均分子量為150 600的預聚體；b.在所述催化劑的作用下，將所述預聚體與環氧乙烷進行開環聚合反應，即可。較佳地，在步驟a開始前采用下述步驟清洗反應容器并確保無水的反應體系先用沸點低于80°C的易揮發溶劑清洗反應容器，一般清洗2 6次并烘干后，抽真空3 30min，之后氮氣吹掃I 5次后冷卻。所述的反應容器較佳地為反應釜，所述的易揮發溶劑可為本領域中各種常規的沸點低于80°C的溶劑，較佳地為甲醇、乙醇、丙酮和四氫呋喃中的一種或多種。其中，優選步驟a中和步驟b中使用不用的催化劑，步驟a中的催化劑較佳地為甲醇鈉和/或甲醇鉀，步驟b中的催化劑較佳地為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋇中的一種或多種。步驟a中，所述催化劑的用量為本領域中此類反應的常規用量，較佳地為所述起始劑以及步驟a中所述環氧乙燒質量之和的O. 01 8%,更佳地為O. 01 3%。所述的催 化劑較佳地以含有該催化劑的溶液I添加到反應體系中，所述溶液I中的溶劑較佳地為沸點低于80°C的易揮發溶劑，較佳地為甲醇、乙醇、丙酮和四氫呋喃中的一種或多種。所述催化劑在所述溶液I中的質量百分濃度較佳地為10 80%。步驟a中,所述環氧乙燒和所述起始劑的用量為使預聚體數均分子量為150 600為準；其中，所述環氧乙燒的用量較佳地為69 93wt%,更佳地為69 91wt%,所述起始劑的用量較佳地為7 31wt%,更佳地為9 31wt% ;所述百分比為占步驟a中所述環氧乙烷和所述起始劑質量之和的百分比。步驟b中，所述催化劑的用量為本領域中此類反應的常規用量，較佳地為所述預聚體以及步驟b中所述環氧乙烷質量之和的O. 01 8%，更佳地為O. I 4%。所述的催化劑較佳地以含有該催化劑的溶液II添加到反應體系中，所述溶液II中的溶劑為各種不與反應物發生反應且能夠在抽真空條件下抽離反應體系的溶劑，較佳地為甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃和水中的一種或多種。所述催化劑在所述溶液II中的質量百分濃度較佳地為10 80%，更佳地為20 60%。步驟b中，所述環氧乙烷和所述預聚體的用量為使所述聚醚單體材料的數均分子量為1000 2400為準，較佳地為1000 1800 ;其中，所述環氧乙烷的用量較佳地為40 96wt%，更佳地為44 88wt% ;所述預聚體的用量較佳地為4 60%，更佳地為12 56wt% ;所述百分比為占步驟b中所述環氧乙烷和所述預聚體質量之和的百分比。步驟a中和/或步驟b中，所述環氧乙烷的加入方式較佳地為連續滴加。步驟a和步驟b中，所述開環聚合反應的反應溫度為本領域此類反應的常規溫度，較佳地為70 180°C，其中步驟a較佳地為70 110°C，步驟b較佳地為100 180°C。步驟a和步驟b中，較佳地控制反應體系的壓力維持在-O. 08 O. 42MPa。步驟a和步驟b中所述開環聚合反應的反應時間以環氧乙烷消耗完為準，一般檢測反應體系中壓力不再減少為止，步驟a的反應時間較佳地為2 6小時，更佳地為2. 5 3.5小時；步驟b的反應時間較佳地為I 5小時，更佳地為I. 5 3小時。在本專利技術一較佳的實施方式中，所述二步法的具體操作步驟為用沸點低于80°C的易揮發溶劑清洗反應容器2 6次，抽真空3 30min，氮氣吹掃I 5次，烘干后冷卻；將所述起始劑和所述含催化劑的溶液I充分混合后，加熱至70 110°C，滴加環氧乙烷進行開環聚合反應，待反應體系壓力不再下降后降溫脫氣得預聚體；將所述預聚體和所述含催化劑的溶液II充分混合后，加熱過程中抽真空直至到達100 180°C，所述抽真空的時間持續2 30min，連續滴加環氧乙烷進行開環聚合反應，至反應體系壓力不再下降后降溫脫氣，加入中和添加劑，脫水即可。其中，所述的中和添加劑為本領域此類反應常用的催化劑中和物，一般為醋酸、磷酸和鹽酸等中的一種或多種。本專利技術還提供了一種由上述方法制得的聚醚單體材料。 本專利技術還提供了所述聚醚單體材料在制備減水劑中的用途。在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本專利技術各較佳實例。本專利技術使用的試劑、原料和設備皆市售可得。本專利技術的積極進步效果在于I、本專利技術提供了一種新的聚醚單體材料，其分子量分布窄，綠色環保，無毒無害，能夠顯著提高減水劑的減水率以及綜合性能(主要體現在塌落度保持性上)，還能夠降低減水劑的生產成本。并且本專利技術的聚醚單體材料能夠克服現有的聚醚單體材料在制備聚羧酸減水劑時工藝復雜等缺陷，大大簡化了合成工藝。2、本專利技術的制備方法簡單方便，原料易得，對應的成本比傳統的MPEG要低。具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本專利技術，但并不因此將本專利技術限制在所述的實施例范圍之中。實施前的準備本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚醚單體材料的制備方法，其特征在于：其包括下述步驟：在無水條件下，在催化劑的作用下，起始劑與環氧乙烷進行開環聚合反應，即可；其中所述的起始劑為乙醇、異丙醇和丙醇中的一種或多種。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張天水，楊學園，董建國，杜輝，
申請(專利權)人：上海東大化學有限公司，
類型：發明
國別省市：