本发明专利技术公开了一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机单体，其分子结构为：本发明专利技术还公开了一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机单体的制备方法，包括以下步骤：制备丙烯酸二甲氨基乙酯中间体，制备阳离子活性有机单体；本发明专利技术在常温下，采用一次性加料方式，通过选择合理催化剂品种制备而成，它除了在降低成本、简化工艺方面发挥重要作用外，还具有高反应转化率、高收率和高纯度的特点；本发明专利技术两性型聚羧酸高效减水剂，与市售阴离子型聚羧酸高效减水剂相比，在掺量较低的情况下，对水泥净浆或混凝土具有高减水、高分散、高保塑和高早期抗压强度等优异性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚羧酸高效减水剂活性有机单体的合成
，具体涉及一种用于 合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机单体，本专利技术还涉及一种用于合成两性型聚羧酸高效 减水剂的有机单体的制备方法。
技术介绍
随着我国城镇化的快速推进、亚洲基础建设投资银行的设立以及"一带一路"战略 的不断落实，势必推进基础建设工程的现代化发展。由于不同环境、不同基础建设工程大多 以混凝土作为工程结构材料，这将加快混凝土技术进步。当今，聚羧酸系高效减水剂又是混 凝土必不可少的重要组成材料，研发满足不同环境不同工程结构、性能优异的聚羧酸系高 效减水剂已成为当今混凝土行业学术界和工程界的工作重点。 聚羧酸系高效减水剂按其分子的带电性可分为阴离子型聚羧酸系高效减水剂、阳 离子型聚羧酸系高效减水剂和两性型聚羧酸系高效减水剂。目前市面上聚羧酸系高效减水 剂大多属于阴离子型聚羧酸系高效减水剂，由于阴离子型聚羧酸系高效减水剂在性能上有 其独有的一些优势而得到了广泛应用，但当它作为高性能混凝土减水剂时，在原材料和制 备成本、合成技术手段、减水、分散、保坍、早期强度、适应性以及质量稳定性等方面仍然存 在明显缺陷，为了克服以上缺点，国内外相关领域的一些专家或研究人员正重视两性型聚 羧酸系高效减水剂的探讨。过去一直认为阴、阳有机表面活性材料不可合并使用，一旦同时 使用，势必降低表面活性。经专家学者研究发现，两性有机表面活性材料在混凝土中的表面 活性更好。国外如德国Sika公司专利技术了聚酰胺一聚乙烯乙二醇支链的两性型聚合物，研究 显示它在混凝土中具有极佳的分散性能。Lung-Pin Chin等利用丙烯酰胺和阳离子单体(4-羧基氨基-4-酮基-2-丁烯酸)采用自由基聚合方法合成了两性型分散剂，研究显示它在钛 酸钡体系具有良好的分散稳定效果。国内如冉千平等合成了一种两性混凝土超塑化剂 (SSP)，研究显示它能有效降低水泥早期放热量和水化速度。两性型聚羧酸高效减水剂与阴 离子型减水剂同属梳状高聚物，但与阴离子型减水剂所不同的是，在两性型聚羧酸高效减 水剂的分子结构上既含有阴离子有机活性基团，又含有阳离子有机活性基团。由于在其分 子上引入了阳离子有机活性基团，提高了两性型聚羧酸高效减水剂在水泥颗粒表面上的吸 附性能及饱和掺量，使得两性型聚羧酸高效减水剂在混凝土中的表面活性更好，既表现出 低掺量、高减水的优秀性能，又表现出极佳的分散性能、优越的流动度保持性及高早期抗压 强度性能，现已被德国Johann Plank博士划分为第四代聚羧酸系高效减水剂。 上述可知，两性型聚羧酸高效减水剂具有如此优异性能主要决定于阳离子有机活 性基团的引入，可见两性型聚羧酸高效减水剂的品质及性能很大程度上取决于阳离子活性 单体的制备。如以聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体、丙烯酸阴离子活性单体和阳离子 活性单体为主要反应原料，在水溶液中通过自由基聚合所制得的两性型聚羧酸高效减水剂 的品质及性能主要在于阳离子活性有机单体的制备上。 现有两性型聚羧酸高效减水剂合成存在主要问题是由于合成成本高，一直难于实 现工业化。在制备两性型聚羧酸高效减水剂时，催化剂的选择和合成单体配比的优化是现 有技术一直解决不了的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机单体;制备时 所采用的原料来源丰富，价格便宜，制备工艺相对简单;与丙烯酸阴离子活性单体和聚乙二 醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体，通过自由基聚合方法，在水溶液中制得的两性型聚羧酸高 效减水剂，在掺量更低情况下应用于混凝土中，具有极佳的分散性、优越的保塑性和高早期 抗压强度比等特点。 本专利技术的另一目的是提供一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机单体的 制备方法，本专利技术首先以N，N-二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯为主要单体，通过酯交换反应，制 备了一种丙烯酸二甲氨基乙酯中间体;然后以丙烯酸二甲氨基乙酯中间体和一氯甲烷气体 为主要反应原料，在水溶液中通过季铵化反应，制备了一种用于合成两性型聚羧酸高效减 水剂的阳离子活性有机单体。所制备的阳离子活性有机单体，其分子结构上既含有季铵基 又含有不饱和乙烯基。 本专利技术所采用的第一技术方案是，一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机 单体，其分子结构为：本专利技术的另一目的是提供一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机单体的 制备方法，具体步骤如下： (1)丙烯酸二甲氨基乙酯中间体的制备:采用一次加料方式，在三颈圆底烧瓶中加 入丙烯酸乙酯、N，N-二甲氨基乙醇、阻聚剂及催化剂，开启搅拌装置，缓慢加热升温，冷凝回 流收集;在制备过程，维持圆底烧瓶中反应温度在ll〇°C~130°C，控制分馏柱顶端温度在85 °C~95°C，回流比为1:1~1:6,将酯交换反应所生成的乙醇和丙烯酸乙酯共沸物蒸出体系； 酯交换反应4~8h后，停止反应，制得丙烯酸二甲氨基乙酯粗产物;将所得粗产物再经沉降、 减压蒸馏，即得丙烯酸二甲氨基乙酯中间体备用； (2)阳离子活性有机单体的制备:在四颈圆底烧瓶中，加入纯度为99.5%以上丙烯 酸二甲氨基乙酯中间体和水，用稀酸调整丙烯酸二甲氨基乙酯中间体溶液的pH=7后，再加 入阻聚剂，放入搅拌子，然后装上分液漏斗、一氯甲烷导气管和尾气出口管，在25°C~30°C 下，通过导气管先大后小导入一氯甲烷气体，待溶液澄清时即停止加热和一氯甲烷气体的 导入，反应结束后，加大搅拌力度以去除体系中的一氯甲烷气体残留物，搅拌时间延长0.5 ~Ih后可得阳离子活性有机单体粗产物;将所得粗产物经萃取、洗涤、减压分离和真空干 燥，即得一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的阳离子活性有机单体精制成品。 进一步地，步骤（1)中的丙烯酸乙酯与N，N-二甲氨基乙醇摩尔比为（1.0~4.75): 1〇 进一步地，步骤（1)中的阻聚剂为吩噻嗪阻聚剂、2,2,6,6_四甲基哌啶氧化物阻聚 剂、对苯二酚阻聚剂和硫化二苯胺阻聚剂中的任意一种，阻聚剂用量为丙烯酸乙酯与N，N-二甲氨基乙醇总质量的0.2%~0.5%。 进一步地，步骤（1)中的催化剂为甲醇钠催化剂、钛酸四丁酯催化剂、氧化二正辛 基锡催化剂和二月桂酸二正辛基锡催化剂中的任意一种，催化剂用量为丙烯酸乙酯与N，N-二甲氨基乙醇总质量的1.0%~2.5%。 进一步地，步骤(2)中的水与丙烯酸二甲氨基乙酯中间体摩尔比为(1.5~3.0): 1。 进一步地，步骤(2)中的阻聚剂为吩噻嗪阻聚剂、氢醌阻聚剂、2,2,6,6_四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基阻聚剂和对羟基苯甲醚阻聚剂中的任意一种，阻聚剂用量为丙烯酸二 甲氨基乙酯中间体质量的0.25%~1.00%。 本专利技术的有益效果是:按以上方法合成了一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂 的阳离子活性有机单体，该种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的阳离子活性有机单体， 其反应转化率可达99.0%以上，收率大于98.5 %，质量分数在80.0%以上；由阳离子活性有 机单体、丙烯酸阴离子活性有机单体和聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体合成的两性型 聚羧酸高效减水剂在添加量为〇 . 15% (以占水泥质量分数计）时，水泥净浆初始流动度在 330mm以上，静置90min后流动度保持在325mm以上，混凝土减水率可达40 %以上，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于合成两性型聚羧酸高效减水剂的有机单体，其特征在于，其分子结构为：
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝璠，卓玲，
申请(专利权)人：黎明职业大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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