[发明专利]用于制备聚羧酸盐减水剂大单体的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂，具体是一种用于制备聚羧酸盐减水剂大单体的催化剂及其制备方法。

背景技术

甲代烯丙基聚氧烷烯基醚和异戊二烯基聚氧烷烯基醚是生产聚醚类聚羧酸盐高性能减水剂的主要原材料，该聚醚具有良好的水溶性，不会水解变质，合成的减水剂减水率高，增强效果好，不锈蚀钢筋，绿色环保，因此生产出双键活性高的甲代烯丙基聚氧烷烯基醚和异戊二烯基聚氧烷烯基醚就显得非常重要。国内生产聚醚原材料厂家主要是通过环氧烷烃阴离子开环聚合进行生产，而大部分厂家选用的催化剂都或多或少在聚合过程中带进去杂质，影响聚合。

专利 CN 100369951C公开了一种制备含有羟官能基和不饱和官能基的聚醚的制备，在有效量双金属氰化物配合物催化剂存在下，在阻聚剂存在下，进行自由基聚合得到。但是，双金属氰化物催化剂昂贵，还须从产物中除去催化剂，耗时且从经济方面考虑又不合算，无法进行大规模的工业应用。

专利 US5689012公开了一种制备聚氧化烯聚醚的方法，用到的催化剂是DMC催化剂，该催化剂具有活性高，从产物中除去残留催化剂容易，但是，当DMC催化剂与小分子量的起始剂一起使用时，是低效的，体系中的杂质存在且容易导致催化剂失活。当DMC催化剂与高分子量起始剂一起使用时，还需用传统碱性催化剂制备高分子量起始剂，而甚至微量的碱性催化剂，即强碱，也可使DMC催化剂失活。

专利 CN 101164957A中指出，生产聚羧酸系混凝土外加剂专用聚醚的催化剂是K₂O、Na₂O、NaOH、KOH、蒙脱土、累脱石、双金属氰化物、多金属氰化物络合物。专利几乎包括了工业生产聚醚中所可能用到的催化剂的全部催化剂种类，但是上述催化剂都或多或少在聚合过程中带进杂质，影响聚合。

归纳起来现有技术存在以下问题：

①KOH/NaOH或者K₂O/Na₂O的水溶液作催化剂，由于起始剂甲基烯丙醇容易与水形成共沸物，因此烷氧基化时较难除去溶剂水，水可以与环氧烷烃开环反应生成杂质副产物聚醚二醇。

② 若以KOH/NaOH或者K₂O/Na₂O的起始剂甲基烯丙醇或3-甲基-3-丁烯-1-醇溶液作催化剂，KOH/NaOH或者K₂O/Na₂O可以与起始剂甲基烯丙醇或3-甲基-3-丁烯-1-醇反应生成H₂O，同上一样影响产品的纯度。

③醇钠作催化剂，如甲醇钠，乙醇钠等，均与起始剂甲基烯丙醇或3-甲基-3-丁烯-1-醇发生反应生成甲醇，乙醇等，它们的沸点均低于水的沸点，因此烷氧基化时无法完全除去，它们与环氧烷烃开环反应生成杂质副产物聚醚，降低甲代烯丙基聚氧烷烯基醚和异戊二烯基聚氧烷烯基醚的纯度。

发明内容

    本发明的目的是提供一种用于制备聚羧酸盐减水剂大单体的催化剂及其制备方法，使用该催化剂在大单体的制备过程中不会产生副产物，能提高大单体的纯度。

本发明提供的一种用于制备聚羧酸盐减水剂大单体的催化剂，它是甲基烯丙醇钠的甲基烯丙醇溶液或3-甲基-3-丁烯-1-醇钠的3-甲基-3-丁烯-1-醇溶液，溶液中甲基烯丙醇钠或3-甲基-3-丁烯-1-醇钠的质量百分浓度为5%-20%。

本发明以金属钠和甲基烯丙醇或3-甲基-3-丁烯-1-醇为原料采用间歇生产工艺进行化学反应，生产甲基烯丙醇钠的甲基烯丙醇溶液或3-甲基-3-丁烯-1-醇钠的3-甲基-3-丁烯-1-醇溶液，其反应式如下： 

      其中，n=1或2  

其制备方法，包括如下步骤：

（1）加料：将甲基烯丙醇或3-甲基-3-丁烯-1-醇投入反应釜中，将金属钠切成小块加入进料装置中，甲基烯丙醇或3-甲基-3-丁烯-1-醇与金属钠按重量比100:1-5加入；

（2）氮气置换：关闭加料和放空阀门，通入氮气至反应釜内压力达到0.1Mpa，打开放空阀卸压，重复2-4次后，保持放空阀为打开状态并通入氮气；

（3）反应：将冷凝器通入冷却水，通过进料装置分批加入金属钠，控制反应体系温度不超过120℃，金属钠加完后关闭加料阀，继续反应至反应液无气泡产生，关闭放空阀，停止通入氮气；

（4）出料：温度降至室温，取样分析，装桶。得到质量百分浓度为5%-20%的甲基烯丙醇钠的甲基烯丙醇溶液或3-甲基-3-丁烯-1-醇钠的3-甲基-3-丁烯-1-醇溶液。