一种顺丁烯二酸二酯及其合成方法，以及其在制备聚羧酸减水剂中的应用技术

本发明专利技术公开了一种顺丁烯二酸二酯及其合成方法，以及其在制备聚羧酸减水剂中的应用，本发明专利技术采用顺丁烯二酸酐醇解生成顺丁烯二酸单酯，再与环氧乙烷或环氧丙烷和环氧乙烷聚合生成一种的新的二酯，即顺丁烯二酸二酯，该顺丁烯二酸二酯可取代丙烯酸酯类用于制备聚羧酸减水剂，提高聚羧酸减水剂的保坍性能，可保证预拌混凝土在两个小时内的坍落度损失较小，且整个反应，结构与分子量可控，反应平稳，无水产生，绿色环保，收率高，制备工艺简单，易于实现工业化生产，顺丁烯二酸二酯的结构式如下：

【技术实现步骤摘要】
一种顺丁烯二酸二酯及其合成方法，以及其在制备聚羧酸减水剂中的应用
本专利技术属于化学合成
，具体涉及一种顺丁烯二酸二酯及其合成方法，以及其在制备聚羧酸减水剂中的应用。
技术介绍
聚羧酸减水剂因其掺量低、减水率高、坍落度损失小、水泥适应性好、分子结构可调性强、绿色环保等优越性能而成为混凝土外加剂的核心成分。聚羧酸减水剂为了实现长时间的坍落度保持能力，通常在分子主链中引入丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯等酯类基团，利用混凝土碱性条件下逐步酯解，达到持续吸附、持续分散的目的，但丙烯酸酯类容易自聚，安定性不好，同时单酯释放速度快，难以达到长时间的保塑能力，并且，酯化方式通常采用酸催化进行，酯化过程中有水产生且过程可逆，收率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述现有由丙烯酸酯类制备的聚羧酸减水剂存在保坍性能差的问题，本专利技术提供一种顺丁烯二酸二酯及其合成方法，以及其在制备聚羧酸减水剂中的应用，该顺丁烯二酸二酯取代丙烯酸酯类制备的聚羧酸减水剂保坍性能好，可保证预拌混凝土在两个小时内的坍落度损失较小。本专利技术采用的技术方案如下：一种顺丁烯二酸二酯，其结构式如下：其中，R为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基或二乙二醇单甲醚基，m和n均为整数，且m为0～8，n为1～15。进一步地，顺丁烯二酸二酯的分子量为156～1346。一种顺丁烯二酸二酯的合成方法，包括以下步骤：(1)顺丁烯二酸酐与醇反应生成顺丁烯二酸单酯；(2)m为0时，顺丁烯二酸单酯在催化剂作用下与环氧乙烷生成所述顺丁烯二酸二酯；m为1～8时，顺丁烯二酸单酯先与环氧丙烷在催化剂作用下反应生成中间体，中间体再在催化剂作用下与环氧乙烷反应生成所述顺丁烯二酸二酯，其中，中间体的结构式如下；进一步地，顺丁烯二酸酐、醇、环氧丙烷、环氧乙烷、催化剂的质量比为100：(30～125)：(0～475)：(40～675)：(0.08～2.5)。进一步地，步骤(1)中，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇或二乙二醇单甲醚。进一步地，步骤(1)中，顺丁烯二酸酐与醇在60℃下搅拌反应3h，然后升温至90℃反应2h，反应完成后，减压蒸馏除去未反应的醇，得到顺丁烯二酸单酯。进一步地，催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢钠、乙醇钠、甲醇钠、金属钠中的一种或多种。进一步地，步骤(2)中，m为0时，方法为：氮气置换反应釜中的气体，依次加入顺丁烯二酸单酯、催化剂，升温至90～130℃，开始加入环氧乙烷，压力达到0.05mp后停止，当压力下降到0.04mp后，继续加入环氧乙烷，压力达到0.1mp后停止，当压力下降到0.08mp后，继续加入环氧乙烷，压力达到0.15mp后停止，当压力下降到0.12mp后，持续通入环氧乙烷，并控制反应温度为105～135℃，压力为0.20～0.25mp；反应完成后，降压、降温即得所述顺丁烯二酸二酯。进一步地，步骤(2)中，m为1～8时，方法为：氮气置换反应釜中的气体，依次加入顺丁烯二酸单酯、催化剂，升温至90～130℃，开始加入环氧丙烷，压力达到0.05mp后停止，当压力下降到0.04mp后，继续加入环氧丙烷，压力达到0.1mp后停止，当压力下降到0.08mp后，继续加入环氧丙烷，压力达到0.15mp后停止，当压力下降到0.12mp后，持续通入环氧丙烷，并控制反应温度为110～130℃，压力为0.20～0.25mp；结束通入环氧丙烷后，当压力下降到0.20mp时，加入环氧乙烷，控制反应温度为105～135℃，压力为0.25～0.30mp；反应完成后，降压、降温即得所述顺丁烯二酸二酯。进一步地，采用喷雾循环的方式进行氮气置换，循环1分钟，在加入顺丁烯二酸单酯、催化剂后再次进行氮气置换，并保持氮气循环。进一步地，反应完成后，反应釜内压力在3分钟内无明显变化后，停止氮气循环、降压排空，负压0.095mp3分钟，通入氮气平衡压力表为0，降温至80℃～90℃，得到所述顺丁烯二酸二酯。进一步地，顺丁烯二酸二酯在制备聚羧酸减水剂中的应用。本专利技术合成路线的反应过程为：首先，顺丁烯二酸酐与醇反应生成顺丁烯二酸单酯。然后，顺丁烯二酸单酯在催化剂作用下与环氧丙烷反应生成中间体。最后，中间体在催化剂作用下与环氧乙烷反应生成所述顺丁烯二酸二酯。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用顺丁烯二酸酐醇解生成顺丁烯二酸单酯，再与环氧乙烷或环氧丙烷和环氧乙烷聚合生成一种的新的二酯，即顺丁烯二酸二酯，该顺丁烯二酸二酯可取代丙烯酸酯类用于制备聚羧酸减水剂，提高聚羧酸减水剂的保坍性能，可保证预拌混凝土在两个小时内的坍落度损失较小；2、丙烯酸酯类通常采用酸催化进行，酯化过程中有水产生且过程可逆，需要不断除水，原料损失大，收率低，本专利技术摒弃传统酸催化法，采用酸酐法酯化成小分子单酯，然后利用乙氧基设备进行环氧丙烷、环氧乙烷开环聚合，整个反应，结构与分子量可控，反应平稳，无水产生，绿色环保，收率高，得到的顺丁烯二酸二酯在碱环境下的水解稳定性优于丙烯酸酯类；3、本专利技术顺丁烯二酸二酯结构稳定，水溶性良好，可有效保持聚羧酸的水溶性及空间位阻，且不会自聚，相较于丙烯酸酯类，其存储稳定性好，无安全隐患；4、本专利技术整个工艺采用酸酐酯化结合乙氧基聚合工艺制备二酯是一种全新的思路，聚合温度较低，制备工艺简单，设备要求低，易于实现工业化生产，且成本低廉，安全环保。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。实施例1一种顺丁烯二酸二酯的合成方法，包括以下步骤：(1)将1000份顺丁烯二酸酐与469份乙醇加入至反应釜中，升温至60℃，搅拌反应3h，然后升温至90℃反应2h，反应完成后，减压蒸馏除去未反应的乙醇，得到顺丁烯二酸单酯；(2)采用喷雾循环的方式对反应釜中的气体进行氮气置换，循环1分钟，依次加入步骤(1)制备的顺丁烯二酸单酯600份，以及2.24份氢氧化钠，再次进行氮气置换，并保持氮气循环，然后升温至98℃，开始加入环氧乙烷，压力达到0.05mp后停止，当压力下降到0.04mp后，继续加入环氧乙烷，压力达到0.1mp后停止，当压力下降到0.08mp后，继续加入环氧乙烷，压力达到0.15mp后停止，当压力下降到0.12mp后，持续通入环氧乙烷，并控制反应温度为105～115℃，压力为0.20～0.25mp；共加入环氧乙烷2200份，完成加入后，控制温度为110～115℃，等待反应釜内压力在3分钟内无明显变化后，停止氮气循环、降压排空，负压0.095mp3分钟，通入氮气平衡压力表为0，降温至88℃，得到所述顺丁烯二酸二酯，其分子量为660～680。实施例2一种顺丁烯二酸二酯的合成方法，包括以下步骤：(1)将1000份顺丁烯二酸酐与1224.5份二乙二醇单甲醚加入至反应釜中，升温至60℃，搅拌反应3h，然后升温至90℃反应2h，反应完成后，减压蒸馏除去未反应的二乙二醇单甲醚，得到顺丁烯二酸单酯；(2)采用喷雾循环的方式进行氮气置换，循环1分钟，依次加入步骤(1)制备的顺丁烯二酸单酯600份，以及4.05份乙醇钠，再次进行氮气置换，并保持氮气循环，然后升温至102℃，开始加入环氧丙烷，压力达到0.05mp后停止，当压力下降到0.04mp后，继续加入环氧丙烷，压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顺丁烯二酸二酯，其结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种顺丁烯二酸二酯，其结构式如下：其中，R为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基或二乙二醇单甲醚基，m和n均为整数，且m为0～8，n为1～15。2.根据权利要求1所述的一种顺丁烯二酸二酯，其特征在于，所述顺丁烯二酸二酯的分子量为156～1346。3.权利要求1或2所述的顺丁烯二酸二酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)顺丁烯二酸酐与醇反应生成顺丁烯二酸单酯；(2)m为0时，顺丁烯二酸单酯在催化剂作用下与环氧乙烷生成所述顺丁烯二酸二酯；m为1～8时，顺丁烯二酸单酯先与环氧丙烷在催化剂作用下反应生成中间体，中间体再在催化剂作用下与环氧乙烷反应生成所述顺丁烯二酸二酯，其中，中间体的结构式如下；4.根据权利要求3所述的顺丁烯二酸二酯的合成方法，其特征在于，所述顺丁烯二酸酐、醇、环氧丙烷、环氧乙烷、催化剂的质量比为100：(30～125)：(0～475)：(40～675)：(0.08～2.5)。5.根据权利要求3所述的顺丁烯二酸二酯的合成方法，其特征在于，所述步骤(1)中，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇或二乙二醇单甲醚。6.根据权利要求3所述的顺丁烯二酸二酯的合成方法，其特征在于，所述步骤(1)中，顺丁烯二酸酐与醇在60℃下搅拌反应3h，然后升温至90℃反应2h，反应完成后，减压蒸馏除去未反应的醇，得到顺丁烯二酸单酯。7.根据权利要求3所述的顺丁烯二酸二酯的合成方法，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢钠、乙醇钠、甲醇钠、金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，范青松，董振鹏，于学龙，
申请(专利权)人：四川奥克石达化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51