[发明专利]一种高强度减水剂的中间体、其制备方法及由其制备的高强度减水剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度减水剂的中间体、其制备方法及由其制备的高强度减水剂，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

随着混凝土行业的迅速发展，对应用于混凝土中的减水剂要求也越来越高。聚羧酸系减水剂是继木质素磺酸盐、萘磺酸盐之后的第三代高性能混凝土减水剂，其具有化学结构可调性强、掺量低、减水率高、新拌混凝土的流动性和流动性保持性好、收缩低、增强效果显著等优点，对于混凝土的综合性能有质的提高，是配制高性能混凝土的关键原料，已成功广泛应用于众多重大工程。

聚羧酸系减水剂是一类具有梳形结构的共聚物分散剂，主要是由不饱和羧酸和不饱和活性聚醚大单体经自由基共聚而制备所得，其基本结构特点是主链为脂肪族的烷烃类，分布着一种或多种离子基团，如磺酸基、羧酸基、磷酸基和季胺基，侧链由亲水性的聚氧化烯（氧化乙烯和/或氧化丙烯）大单体组成。聚羧酸系减水剂发挥分散作用，主要是由于其吸附到水泥颗粒表面后，离子基团使得水泥颗粒之间相互产生了静电斥力，同时侧链发挥空间位阻斥力，使水泥颗粒絮凝结构解体，粒子间难以彼此靠近，从而提高了水泥颗粒的分散性及其稳定性。

不少研究报道了采用各种方法合成不同结构的活性大单体，并用于共聚物分散剂的制备。专利CN1314614报道了一种聚羧酸系混凝土减水剂及其制备方法。该制备方法分两步合成，第一步：以甲苯作为溶剂，浓硫酸为催化剂，用聚乙二醇和丙烯酸进行酯化反应，反应完成后，抽出甲苯和水，制得聚醚活性大单体聚乙二醇丙烯酸酯；第二步：在制得的活性大单体中加入甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸，用过硫酸铵或过硫酸钠为引发剂，巯基乙醇作为链转移剂，在水溶液中进行聚合，最后再用氢氧化钠中和得聚羧酸减水剂溶液；专利EP0884290、CN102504232、CN 101215118均报道了采用类似的直接酯化法制备活性大单体，并将其用于聚羧酸系减水剂的合成应用。上述酯化法制备活性聚醚大单体的方法步骤繁琐，酯化过程中用到了大量的有机溶剂甲苯、环己烷等作为带水剂，不仅增加了成本，而且对环境造成污染；另外，制备过程中需要强酸高温共沸脱水，反应条件苛刻，副产物含量高，严重影响后续聚合反应的质量，从而影响共聚物分散剂的性能。

另外，研究者在开发聚醚活性大单体时，主要集中于其用于聚羧酸减水剂合成后对分散性及分散保持性的作用，少有关注其它方面的功能，这也限制了聚羧酸减水剂的进一步发展。开发多功能型聚醚大单体，并将其用于聚羧酸减水剂的合成，赋予聚羧酸减水剂更多优异的性能，将为聚羧酸减水剂带来更大的发展空间。

发明内容

本发明的目的是提供及一种高强度减水剂的中间体、其制备方法及由其制备的高强度减水剂，同时提供高强度减水剂的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种高强度减水剂的中间体的制备方法：将烯基缩水甘油醚和烷基封端氨基聚醚反应至产物重均分子量为500-5000，得高强度减水剂的中间体，所述烯基缩水甘油醚与烷基封端氨基聚醚的摩尔比为1:(1～1.01)。

发明人认为，上述高强度减水剂的中间体为聚醚胺活性大单体。

反应温度主要根据烷基封端氨基聚醚的性质调整，当聚醚胺分子量相对较低时，其凝固点较低，端氨基含量较高，反应活性高，可以选择较低温度进行；当聚醚胺分子量相对较高时，其凝固点较高，端氨基含量较低，反应活性相对较弱，可以选择稍高的温度进行，更有利于反应。

为了有效控制反应进程，提高产品质量，高强度减水剂的中间体的制备方法为：30℃～65℃下，将烯基缩水甘油醚滴加至烷基封端氨基聚醚中，滴加时间为4-8h，滴加完后，继续保温1h～2h，得高强度减水剂的中间体。

为了保证产品的性能，所述烯基缩水甘油醚为一末端为不饱和双键，另一末端为缩水甘油基，其结构式为，其中，R₁为H或-CH₃；X为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-OCH₂CH₂-、-OCH₂CH₂CH₂CH₂-或所述烯基缩水甘油醚优选为烯丙基缩水甘油醚、甲基烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、甲基丁烯基缩水甘油醚、乙二醇乙烯基缩水甘油醚或乙烯基丁基缩水甘油醚中一种或两种以上任意配比的混合物。