聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体及其制备方法技术

一种聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体及其制备方法，所述的含有Y型侧链的聚醚大单体的分子结构式如下：

【技术实现步骤摘要】
聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体及其制备方法
本专利技术涉及一种混凝土外加剂合成用的聚醚大单体，具体是一种聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，属于有机化学
本专利技术还涉及所述聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法。
技术介绍
聚羧酸减水剂由聚醚或聚酯大单体和丙烯酸类单体进行自由基共聚所得到的一种高性能混凝土外加剂，由于其分子结构设计灵活，性能优异，在近20年得到了迅速的发展。分子结构中的羧基、羟基和聚烷氧基等通过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用，对水泥颗粒提供分散和流动性能，同时羧酸根离子使水泥颗粒带上负电荷，从而使水泥颗粒之间产生静电排斥作用而保持分散。另外聚羧酸减水剂分子结构含有长侧链，整体呈梳形，吸附在水泥颗粒表面后，聚合物分子链之间产生空间阻碍，防止水泥颗粒的凝聚，而正是这种空间位阻作用，使得聚羧酸比其他类型的外加剂具有更强的分散能力。目前市面常见的大单体有烯丙基聚氧乙烯(APEG)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)、异戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG)、4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)和2-羟乙基乙烯基聚氧乙烯醚(EPEG)，可以看出近年来大单体的发展是通过不断更换起始剂结构，影响大单体的活性和聚合特点，进而调整聚羧酸外加剂的分子结构和使用性能，以适应不同工程和地材的要求，然而对聚醚大单体空间位阻的设计和控制鲜有报道。相关专利文献：CN110498891A公开了一种Y型结构大单体及基于其的Y型侧链聚羧酸减水剂，它提供了一种Y型结构大单体结构，还提供一种基于上述Y型结构大单体的Y型侧链聚羧酸减水剂，其侧链为Y型结构，有效增大侧链间的排斥作用，在水泥中吸附层厚度增大，因此具有更好的分散性能。此技术利用多官能度的丙三酸与大单体酯化制备中间体，结构选择性差，易生成含有两个或三个酯键的副产物。而且过程中牵涉到数次利用有机溶剂萃取中间体的步骤，工艺复杂。以上这些技术对于如何使聚羧酸混凝土外加剂合成用的聚醚大单体空间位阻更高，在聚羧酸减水剂中能提供更好的分散能力，并未给出具体的指导方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，它的空间位阻更高，在聚羧酸减水剂中能提供更好的分散能力，达到更高的减水效果。为此，本专利技术还要提供所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，其技术方案在于它的分子结构式如下：其中，R1为H或-CH3；R2为-CH2；R3为-CH2CH2、-CH2CH2CH2、-CHCH3CH2或-CH2C(CH3)2；m，n＝5～50(m、n为聚合度，相同或者不同的分别为5～50)。所述的含有Y型侧链的聚醚大单体的分子量为540～4500。所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法包括如下工艺步骤：①将醇胺在催化剂A的作用下与胺基保护基团反应，催化剂A与醇胺的摩尔比为1.5～2.5:1，胺基保护基团与醇胺的摩尔比为1.1～1.5:1，反应温度为20～60℃，反应时间为3～24小时，上述催化剂A为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、三乙胺、氢化钠、氢化钾和二甲胺基吡啶中的一种或者几种的组合，胺基保护基团为二碳酸二叔丁酯(BOC)；②将步骤①得到的产物加入含有双键的卤代物进行williamson醚化反应，制得醚化产物，含有双键的卤代物与醇胺的摩尔比为1.00～1.10:1，反应温度为60～95℃，反应时间为3～6小时；③将步骤②制得的醚化产物在催化剂B的作用下脱去胺基保护基团，催化剂B与醇胺的摩尔比为2.0～4.0:1，反应温度为室温，反应时间为1～3小时，催化剂B为甲酸、盐酸、氢溴酸和三氟乙酸中的一种或者几种的组合；④将步骤③制备的产物经洗涤和干燥后在催化剂C的作用下与环氧乙烷进行开环聚合反应，即制得所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，环氧乙烷与步骤③经洗涤和干燥后的产物的摩尔比为10～100:1，催化剂C与步骤③经洗涤和干燥后的产物的质量比为0.1％～0.5％:1，反应温度为50～150℃，反应时间为4～8h，反应压力为0.2～0.4MPa，催化剂C为氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠和氢化钾中的一种或者几种的组合。上述技术方案中，优选的技术方案可以是：所述的醇胺可以为乙醇胺、正丙醇胺、异丙醇胺和异丁醇胺中的一种或者几种的组合。上述含有双键的卤代物可以为烯丙基氯、烯丙基溴、烯丙基碘、甲基烯丙基氯中的一种或者几种的组合。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是：所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法包括如下工艺步骤：①将醇胺即61份乙醇胺与催化剂A即60份氢氧化钠混合后，加入283.4份胺基保护基团即二碳酸二叔丁酯，催化剂A与乙醇胺的摩尔比为1.5:1，胺基保护基团与乙醇胺的摩尔比为1.3:1，反应温度为30℃，反应时间为24小时；②将步骤①得到的产物加入含有双键的卤代物即80.3份烯丙基氯进行williamson醚化反应，制得醚化产物，含有双键的卤代物与乙醇胺的摩尔比为1.05:1，反应温度为65℃，反应时间为5小时；③将步骤②制得的醚化产物在催化剂B的作用下脱去胺基保护基团，催化剂B为417份35％质量分数的盐酸水溶液，催化剂B与乙醇胺的摩尔比为4.0:1，反应温度为室温，反应时间为2小时；④将步骤③制备的产物洗涤和干燥，加入催化剂C即0.3份氢氧化钾和2200份环氧乙烷进行开环聚合反应，即制得所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，环氧乙烷与步骤③经洗涤和干燥后的产物的摩尔比为50:1，催化剂C与步骤③经洗涤和干燥后的产物的质量比为0.005:1，反应温度为90℃，反应时间为6h，反应压力为0.3MPa。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是：所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法包括如下工艺步骤：①将醇胺即61份乙醇胺与催化剂A即36份氢化钠混合后，加入240份胺基保护基团即二碳酸二叔丁酯，催化剂A与乙醇胺的摩尔比为1.5:1，胺基保护基团与乙醇胺的摩尔比为1.1:1，反应温度为20℃，反应时间为20小时；②将步骤①得到的产物加入含有双键的卤代物即94.5份甲基烯丙基氯进行醚化反应，制得醚化产物，含有双键的卤代物与乙醇胺的摩尔比为1.04:1，反应温度为60℃，反应时间为3小时；③将步骤②制得的醚化产物在催化剂B的作用下脱去胺基保护基团，催化剂B为285份三氟乙酸，催化剂B与乙醇胺的摩尔比为2.5:1，反应温度为室温，反应时间为2.5小时；④将步骤③制备的产物洗涤和干燥，加入催化剂C即0.5份氢氧化钾和3520份环氧乙烷进行聚合反应，即制得所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，其特征在于它的分子结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，其特征在于它的分子结构式如下：



其中，R1为H或-CH3；R2为-CH2；R3为-CH2CH2、-CH2CH2CH2、-CHCH3CH2或-CH2C(CH3)2；m，n＝5～50。


2.一种权利要求1所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：
①将醇胺在催化剂A的作用下与胺基保护基团反应，催化剂A与醇胺的摩尔比为1.5～2.5:1，胺基保护基团与醇胺的摩尔比为1.1～1.5:1，反应温度为20～60℃，反应时间为3～24小时，上述催化剂A为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、三乙胺、氢化钠、氢化钾和二甲胺基吡啶中的一种或者几种的组合，胺基保护基团为二碳酸二叔丁酯；②将步骤①得到的产物加入含有双键的卤代物进行williamson醚化反应，制得醚化产物，含有双键的卤代物与醇胺的摩尔比为1.00～1.10:1，反应温度为60～95℃，反应时间为3～6小时；③将步骤②制得的醚化产物在催化剂B的作用下脱去胺基保护基团，催化剂B与醇胺的摩尔比为2.0～4.0:1，反应温度为室温，反应时间为1～3小时，催化剂B为甲酸、盐酸、氢溴酸和三氟乙酸中的一种或者几种的组合；④将步骤③制备的产物经洗涤和干燥后在催化剂C的作用下与环氧乙烷进行开环聚合反应，即制得所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，环氧乙烷与步骤③经洗涤和干燥后的产物的摩尔比为10～100:1，催化剂C与步骤③经洗涤和干燥后的产物的质量比为0.1％～0.5％:1，反应温度为50～150℃，反应时间为4～8h，反应压力为0.2～0.4MPa，催化剂C为氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠和氢化钾中的一种或者几种的组合。


3.根据权利要求2所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法，其特征在于上述醇胺为乙醇胺、正丙醇胺、异丙醇胺、异丁醇胺中的一种或者几种的组合。


4.根据权利要求2所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法，其特征在于上述含有双键的卤代物为烯丙基氯、烯丙基溴、烯丙基碘、甲基烯丙基氯中的一种或者几种的组合。


5.根据权利要求2所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：
①将醇胺即61份乙醇胺与催化剂A即60份氢氧化钠混合后，加入283份胺基保护基团即二碳酸二叔丁酯，反应温度为30℃，反应时间为24小时；②将步骤①得到的产物加入含有双键的卤代物即80.3份烯丙基氯进行williamson醚化反应，制得醚化产物，反应温度为65℃，反应时间为5小时；③将步骤②制得的醚化产物在催化剂B的作用下脱去胺基保护基团，催化剂B为417份35％质量分数的盐酸水溶液，反应温度为室温，反应时间为2小时；④将步骤③制备的产物洗涤和干燥，加入催化剂C即0.3份氢氧化钾和2200份环氧乙烷进行开环聚合反应，即制得所述的聚羧酸混凝土高性能外加剂合成用的含有Y型侧链的聚醚大单体，环氧乙烷与步骤③经洗涤和干燥后的产物的摩尔比为50:1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾二鹏，黄玉美，王玉乾，刘松光，李茜茜，刘昭洋，王进春，刘翠芬，
申请(专利权)人：刘翠芬，
类型：发明
国别省市：河北;13