[發明專利]一種酯化大單體及以其為原料合成的聚羧酸系減水劑

無效

• 申請號: 201110322209.6
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102504232A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 廖兵;蘇瑜;龐浩;王斌;劉海露;鄧理
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C08G65/00
• 分類號: C08G65/00;C08F290/06;C04B24/16;C04B103/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于聚羧酸系減水劑技術領域，具體涉及一種酯化大單體-衣康酸聚乙二醇酯(IAPEG)的制備及以其為原料制備的新型聚羧酸系高性能減水劑。

背景技術

自20世紀80年代聚羧酸系混凝土減水劑問世以來，由于其具有摻量低、減水率高、混凝土坍落度損失小且不引起明顯緩凝、生產過程綠色環保等優點，成為了綜合性能最優、應用前景最好的一類混凝土減水劑。因此，對它的研究也就成為混凝土外加劑中的一個熱點問題。在國外，1986年就有聚羧酸系減水劑的產品投入市場，隨著對聚羧酸系減水劑的作用機理、結構與性能的關系等的研究日益深入，合成工藝日趨成熟，其產量及用量也逐年增大，現在市場化的各種品種、型號及品牌的產品早已名目繁多。而我國對聚羧酸系減水劑的研究起步較晚，20世紀90年代中后期才開始，工業化生產與應用開始于21世紀初期，但到目前為止，國內減水劑的生產應用還是以萘系為主，聚羧酸系減水劑的生產應用還不是很廣泛。

一般聚羧酸系減水劑的分子結構為梳型，主鏈為碳氫鏈，帶有羧基等能提供靜電斥力的減水功能基團，側鏈為具有親水作用的長聚醚鏈，提供空間位阻。目前聚羧酸系減水劑一般采用(甲基)丙烯酸或馬來酸酐與聚乙二醇單甲醚先酯化合成大分子單體，然后再用大分子單體與其他含有活性基團的小分子單體共聚。但是，(甲基)丙烯酸酯化后，羧基被消耗，所得大分子單體不再含有具有減水作用的羧基，若采用馬來酸酐代替(甲基)丙烯酸，由于馬來酸酐的聚合活性較差，會影響后一步的聚合反應的進行。另一方面，聚乙二醇單甲醚只能依賴進口，價格昂貴，使得聚羧酸系減水劑的成本一直居高不下。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明的首要目的在于提供一種用于合成新型聚羧酸系減水劑的酯化大單體-衣康酸聚乙二醇酯(記為IAPEG)。

本發明的又一目的在于提供上述酯化大單體的制備方法。

本發明的再一目的在于提供一種以上述酯化大單體為原料制備的聚羧酸系高性能減水劑。

本發明的目的還在于提供上述聚羧酸系減水劑的制備方法。該減水劑的制備工藝簡單、可操作性強、綠色環保。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種酯化大單體，即衣康酸聚乙二醇酯(IAPEG)，該大單體的結構式如式1所示：

式1

其中，R₁為-H，

R₂為-H，

式中，R₁與R₂不同時為-H；n均為9～99的整數。

上述酯化大單體，即衣康酸聚乙二醇酯(IAPEG)的制備方法包括以下步驟：

將聚乙二醇加入反應器中，加熱使聚乙二醇融化，然后依次加入阻聚劑、衣康酸、催化劑及帶水劑，升溫至80℃～110℃，恒溫攪拌反應4h～8h；反應結束后，除去帶水劑，得到酯化大單體粗品；將粗品溶于二氯甲烷中，然后用NaOH溶液洗至水層無色，再用飽和NaCl溶液洗滌，除去二氯甲烷，即得酯化大單體IAPEG。所述NaOH溶液的質量濃度為5％；所述用飽和NaCl溶液洗滌的次數為3～5次。

其中，聚乙二醇的分子量為600～4000；聚乙二醇與衣康酸的摩爾比n(PEG)∶n(IA)＝(0.8～1.2)∶1.0；所述阻聚劑為對苯二酚、對苯醌和對苯二酚單甲醚中的一種或兩種，添加量為衣康酸質量的0.5％～4％；所述催化劑優選對甲苯磺酸，用量為聚乙二醇與衣康酸質量之和的3％～7％；所述帶水劑為苯、甲苯或環己烷，優選甲苯，其用量為聚乙二醇與衣康酸總質量的10％～50％。

以上述酯化大單體為原料制備的一種聚羧酸系高性能減水劑，該減水劑是由酯化大單體與小單體A及磺酸單體B在引發劑作用下于水溶液中聚合而成；所述酯化大單體與小單體A及磺酸單體B的質量比為(1.7～45.2)∶(1.9～2.6)∶(0.5～0.8)；所述引發劑的用量為單體總質量的3％～13％。

所述小單體A為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸酐、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯以及上述物質的堿金屬鹽、銨鹽以及有機銨鹽中的一種以上；所述磺酸單體B為烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一種以上；所述引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉或過氧化氫，優選過硫酸銨。