【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种季铵盐催化剂、环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的合成方法和应用。
技术介绍
1、丙烯酸羟烷基酯是一种重要的有机化合物，其性质极其活泼，应用范围广泛，主要用于纤维加工、涂料、光固化树脂、胶粘剂、纸张加工、橡胶工业等领域。丙烯酸羟烷基酯在聚羧酸系混凝土外加剂的合成中也起到了关键的作用。
2、混凝土外加剂作为改善混凝土性能的重要物质，在建筑工程中具有广泛的应用。丙烯酸羟烷基酯作为聚羧酸系混凝土外加剂的重要原料，其合成方法一直是研究的热点。然而，传统的合成方法通常存在反应速度慢、转化率低、需后续提纯处理等问题，这不仅增加了生产成本，也影响了产品的性能和应用效果。且产品中可能含有氯离子、重金属离子等有害物质，对环境造成污染。
3、目前，合成丙烯酸羟烷基酯的路线主要有开环法(分为直接法和间接法)、直接酯化法、酯交换法、二元醇与丙烯酰氯反应法、二元醇碳酸酯与丙烯酸反应法、氯醇法等。
4、环氧烷烃开环的间接法和酯交换法等生产丙烯酸羟烷基酯步骤较多，使得生产成本增加，不经济。二元醇与丙烯酰氯反应法的反应活性高，反应速度快，但是酰氯的成本远于相应的羧酸，因此在工业上的应用有很大的局限性。二元醇碳酸酯与丙烯酸反应法的反应时间较长，反应温度高，长时间的高温会产生更多的副反应，从而使得产率降低。氯醇法合成周期长，产品质量不稳定，存在副产物nacl的过滤问题和氯醇毒性大的缺点。
5、从成本和产率等方面考虑。采用丙烯酸与环氧烷烃为原料来合成丙烯酸羟
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种季铵盐催化剂，利用六亚甲基四胺和碘乙烯反应制备的季铵盐作为烯酸羟烷基酯的合成的催化剂，制备方法简单。
2、本专利技术的目的在于提供一种环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的合成方法，利用六亚甲基四胺和碘乙烯反应制备的季铵盐作为催化剂制备丙烯酸羟烷基酯，催化效率高、选择性好、物料无需分离、对环境友好。且制备的丙烯酸羟烷基酯可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成。
3、本专利技术还有一个目的在于提供一种环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的应用，用于聚羧酸系混凝土外加剂的合成。
4、本专利技术具体技术方案如下：
5、本专利技术提供的一种季铵盐催化剂，其结构式为
6、所述季铵盐催化剂的制备方法为：
7、称取六亚甲基四胺溶解三氯甲烷中，加热加压条件下，加入碘乙烯反应，反应结束提纯；
8、所述六亚甲基四胺与三氯甲烷质量比为1:(2.0-5.0)；
9、所述季铵盐催化剂的制备方法中，所述加热加压条件下是指反应温度为40-80℃，反应压力为0.1-1.0mpa，反应时间为1.0-3.0h。
10、所述六亚甲基四胺与碘乙烯摩尔比为1:(1.0-1.2)；
11、本专利技术所述本专利技术所述季铵盐催化剂的合成，催化剂合成结束后于60℃条件下用氮气吹扫除去三氯甲烷，得到季铵盐催化剂晶体，无需进一步提纯。
12、所述六亚甲基四胺纯度99％以上；碘乙烯纯度80％以上；三氯甲烷纯度99％以上。
13、所述季铵盐催化剂的反应方程式为：
14、
15、本专利技术提供的一种环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的合成方法，具体为：
16、将上述制备的季铵盐催化剂、阻聚剂和丙烯酸混合，保护气氛下，在加热加压条件下，通入环氧烷烃反应，保温熟化，反应结束后，降温出料。
17、所述季铵盐催化剂用量为丙烯酸质量的5‰-20‰；
18、所述阻聚剂用量为丙烯酸质量的0.5‰-10‰；
19、所述季铵盐催化剂的有效含量≥90％；
20、所述丙烯酸与环氧烷烃的摩尔比为1：(1.0-2.0)；
21、所述丙烯酸，其纯度≥99.5％；
22、所述环氧烷烃含水率≤1000ppm、气相纯度≥99％、醛含量≤100ppm，所述包括环氧烷烃环氧乙烷(简称eo)、环氧丙烷(简称po)中的一种；
23、所述阻聚剂是对苯二酚，叔丁基邻苯二酚，吩噻嗪，二乙基羟胺，4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基中的一种，丙烯酸是一种含有不饱和双键的有机酸，活性较高，在催化剂存在时容易自聚，需加入一定量的阻聚剂，同时也可以防止丙烯酸羟烷基酯的自聚。
24、所述保护气氛为氮气；
25、所述加热加压条件下，是指反应温度为50-150℃，反应压力为0.1-1.0mpa；
26、所述保温熟化是指环氧烷烃通入结束后，保温反应时间为1.0h。
27、所述环丙烯酸羟烷基酯的合成，主要是指丙烯酸羟乙酯(简称hea)、丙烯酸羟丙酯(简称hpa)；
28、优选的，所述环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的合成方法为：
29、向反应釜中加入季铵盐催化剂、阻聚剂和丙烯酸，密闭反应釜并做3次氮气置换，将反应釜升温至设定温度，在50-150℃，反应压力为0.1-1.0mpa条件下，向反应釜中通入环氧烷烃，进料结束后，继续保温熟化，反应结束后，降温至50℃以下出料，得到丙烯酸羟烷基酯的反应液。
30、上述方法制备的环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的结构式如下：
31、
32、其中r为h或者ch3中的一种。
33、环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的合成方法反应方程式为：
34、r为h或者ch3中的一种。
35、本专利技术提供的一种环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的应用，无需提纯，直接用于制备聚羧酸系混凝土外加剂；
36、所述聚羧酸系混凝土外加剂的结构式为：
37、
38、式中r为h或者ch3中的一种；a为1-20之间的正整数；b为20-80之间的正整数；c为10-30之间的正整数；n为50-70之间的正整数；
39、所述聚羧酸系混凝土外加剂的制备方法，具体为：以聚醚大单体、氧化剂和水为打底物料，丙烯酸与环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯配制成水溶液作为滴加a料，还原剂和链转移剂作为滴加b料，配置碱液作为滴加c料；a料和b料和c料滴加到打底物料中；滴加结束后，保温反应。
40、所述聚醚大单体的结构式为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种季铵盐催化剂，其特征在于，所述季铵盐催化剂的结构式为
2.根据权利要求1所述的季铵盐催化剂，其特征在于，所述季铵盐催化剂的制备方法为：
3.根据权利要求2所述的季铵盐催化剂，其特征在于，所述季铵盐催化剂的制备方法中，所述加热加压条件下是指反应温度为40-80℃；反应压力为0.1-1.0MPa，反应时间为1.0-3.0h。
4.根据权利要求2所述的季铵盐催化剂，其特征在于，所述六亚甲基四胺与碘乙烯摩尔比为1:(1.0-1.2)。
5.一种环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的合成方法，其特征在于，所述合成方法利用权利要求1所述的季铵盐催化剂作为催化剂，所述合成方法为：将季铵盐催化剂、阻聚剂和丙烯酸混合，保护气氛下，在加热加压条件下，通入环氧烷烃反应，保温熟化，反应结束后，降温出料。
6.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述季铵盐催化剂用量为丙烯酸质量的5‰-20‰。
7.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述丙烯酸与环氧烷烃的摩尔比为1：(1.0-2.0)。
...【技术特征摘要】
1.一种季铵盐催化剂，其特征在于，所述季铵盐催化剂的结构式为
2.根据权利要求1所述的季铵盐催化剂，其特征在于，所述季铵盐催化剂的制备方法为：
3.根据权利要求2所述的季铵盐催化剂，其特征在于，所述季铵盐催化剂的制备方法中，所述加热加压条件下是指反应温度为40-80℃；反应压力为0.1-1.0mpa，反应时间为1.0-3.0h。
4.根据权利要求2所述的季铵盐催化剂，其特征在于，所述六亚甲基四胺与碘乙烯摩尔比为1:(1.0-1.2)。
5.一种环保型可直接用于聚羧酸系混凝土外加剂合成的丙烯酸羟烷基酯的合成方法，其特征在于，所述合成方法利用权利要求1所述的季铵盐催化剂作为催化剂，所述合成方法为：将季铵盐催化剂、阻聚剂和丙烯酸混合，保护气氛下，在加热加压条件下，通入环氧烷烃反应，保温熟化，反应结束后，降温出料。
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟杰，潘玉杰，杨军，范士敏，孟凡军，
申请(专利权)人：安徽海螺材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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