一种基于聚乙烯醇迈克尔加成反应制备水泥分散剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于聚乙烯醇迈克尔加成反应合成水泥分散剂的制备方法。本发明专利技术采用基于聚乙烯醇迈克尔加成反应制备水泥分散剂材料，即首先以聚乙烯醇和α，β-不饱和羰基化合物在催化剂作用下发生迈克尔加成反应，经充分水解后得到的产物，再与甲氧基聚氧乙烯醚类化合物在催化剂的作用下发生缩合反应制得。本发明专利技术过程以水溶性聚合物聚乙烯醇作主链，通过迈克尔加成反应和缩合反应引入小分子强极性基团和大分子聚氧乙烯醚结构作为支链，综合发挥各官能团的特性，操作步骤简单易行、反应条件温和可控、整个过程清洁环保，同时可以赋予水泥良好的流动性能，显著提高流动性保持能力和水泥适应性，是一种具有新型结构的优良水泥分散剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水泥混凝土用分散剂的
，特别涉及到一种聚乙烯醇与 α，不饱和羰基化合物的迈克尔加成产物再和甲氧基聚氧乙烯醚类化合物缩合合成水泥分散剂的具体制备方法。
技术介绍
现今混凝土领域最常用的分散剂当属外加剂中的减水剂，自20世纪80年代中期日本首先开发出混凝土减水剂的第三代产品——聚羧酸系高性能减水剂后，90年代中期已正式实现工业化生产，并已成为建筑施工中被广泛应用的一种新型商品化混凝土外加剂。 目前在我国，聚羧酸系高性能减水剂凭借其低掺量、高减水、高保坍等优点，已成为研究的热点和重点之一，并且正以日新月异的速度向前发展和推广应用，将成为21世纪混凝土工程使用的重要外加剂之一。聚羧酸系高性能减水剂是一种对水泥净浆、砂浆、混凝土拌合物有优良分散效果的外加剂。目前普遍公认的聚羧酸系减水剂的结构为一种梳形结构，即以脂肪族烃类作为其憎水性主链、极性的亲水性官能团(典型代表为聚氧烷基烯类长侧链)为侧链，当前混凝土行业中使用的聚羧酸系高性能减水剂大多为此结构，可以实现良好的减水分散性能。与聚羧酸系高性能减水剂的梳形结构对应的减水分散机理是其主链上的一些极性基团吸附在水泥颗粒表面，其亲水性的长侧链形成吸附层，保持颗粒的分散稳定性，同时可以在液相中伸展，从而在水泥颗粒表面形成庞大的立体吸附结构，产生空间位阻效应，减少水泥颗粒之间的絮凝结构，使水泥颗粒实现良好分散并稳定存在。因此，随着减水剂多元化的发展，设计新型分子结构并具有优良性能的减水分散剂已成为混凝土行业的发展趋势和必然要求。在有机化学领域，一个有活泼亚甲基化合物形成的亲核的碳负离子对一个亲电的 α，β-不饱和羰基化合物的碳碳双键共轭体系的亲核加成反应，称为Micheal(迈克尔)加成反应，是活泼亚甲基化物烷基化的一种重要方法。专利CN101186670(公开日2008年5月观日)报道了一种用微波促进合成聚羧酸系水泥减水剂的方法，属于有机合成领域。该专利基于对水泥减水剂的性能要求和单体分子构效关系的分析，对单体分子结构的选择和单体配比进行了优化。选用甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯磺酸钠作为聚合单体，以过硫酸胺为引发剂，在此基础上引入200-1500W的微波辐射技术，利用微波快速合成聚羧酸减水剂产品。 该产品在低掺量和低水灰比下具备较高的初始流动度值和流动度保持性能，且不产生离析现象。该专利提供的方法可以大大缩短反应时间，降低能耗，减少污染，提高产品的净浆流动性能，是一种安全、高效、节能、绿色且操作简单的新方法。专利CN101538134(公开日2009年9月23日)报道了一种聚醚类聚羧酸高效减水剂及其制备方法，属于建筑材料中混凝土材料、结构和工程领域。这种减水剂将 15% -55%质量百分比的烯丙基聚氧乙烯醚和0% -6%质量百分比的链转移剂的水溶液升温到50-90°C，一边滴加0. 01% -0. 9%质量百分比的引发剂水溶液，一边滴加3% -15%质量百分比的不饱和酸及其衍生物的一种或一种以上的混合液，保持温度不变，在2-6小时内滴完，保温1-6小时，自然冷却至室温，用稀碱液中和至pH值到6. 8-7. 2，得到聚醚类聚羧酸高效减水剂。该减水剂及其制备方法工艺简单、成本低和性能优异，可有效减少混凝土的水灰比，改善混凝土孔结构和密实程度，提高混凝土的强度和耐久性，对提高工程质量和使用寿命，降低工程成本，减少环境污染等方面具有重要意义。专利CN101%^96(公开日:2011年1月洸日)报道了一种不对称Michael加成反应的手性催化剂及其制备方法，涉及不对称Michael加成反应领域。该种催化剂由天然 (L) -Proline (L-脯氨酸)衍生得到，并将其应用在催化不对称Michael加成反应中。通过该专利技术方案制备获得的催化剂，使用了天然的便宜的氨基酸和较便宜的酰基硫脲，可以催化硝基烯烃和酮进行不对称Micheal加成反应，并且催化效率高，对应选择性好。专利CN101973917(公开日2011年2月16日)报道了一种α，β -不饱和酮与砜基化合物的催化不对称Michael加成的方法及其在合成芹菜酮中的应用，是以α，β-不饱和酮和砜基化合物为原料，以分别含有一个或一个以上的伯胺、叔胺、脲或硫脲为功能基团的手性催化剂或其盐为催化体系，以有机溶剂为反应载体，在反应釜中进行反应，反应温度为0 50°C，反应时间为48 168小时；得到加成产物。其积极效果是首次实现了 α， β-不饱和酮与砜基化合物的反应，且转化率高、选择性好、反应底物范围广泛、反应试剂廉价易得，收率高达97% ；可成功合成手性芹菜酮。专利US5350801(公开日1994年9月27日)报道了一种通过固相反应的方式由 Michael加成原理实现改性聚乙烯醇的方法，是将足量的Michael加成单体溶液喷洒在干燥的聚乙烯醇粉末上，使其充分溶胀但并不形成溶解态，再将溶胀物喷洒于合适的催化剂上并升温，实现二者之间的Michael加成反应。由于是固相反应，该专利选择了 GMO(甘油单油酸酯)作分散介质，便于降低粘度和搅拌均勻。该专利提供了使用相对简单的固相反应方法制备一系列改性聚乙烯醇羟基的官能化反应产品，固态产品低成本、无需深加工，并具有可回收价值。上述专利中，大多数关于聚羧酸系水泥减水剂的研究专利都是通过一系列聚合反应合成以聚羧酸(酯)为分子链主链的结构产物，创新点大多集中在对合成工艺条件的改进方面，以使反应产物在现有的原料配合下达到性能的最优化。然而，从结构-性能关系和减水分散机理的角度出发、通过有机化学合成和分子结构设计理论制备具有新型结构的水泥分散剂、以实现优异综合性能方面的工作还是鲜有突出性的报道。上述专利中，聚乙烯醇(PVA)是一种重要的化工原料，可用于制造聚乙烯醇缩醛、 耐汽油管道、维尼纶合成纤维、织物处理剂、手性催化剂、乳化剂、有机中间体、纸张涂层、粘合剂等等，用途广泛，具有优良的化学性质，是一种典型的水溶性聚合物，但是尚未有PVA 用于合成水泥分散剂方面的文献报道。此外，Michael加成反应是一种重要的亲核加成反应，同时PVA是一种重要的电子给体，能够和亲电的不饱和共轭体系(电子受体)发生反应，是实现PVA改性的一条有效途径，然而大多数关于Michael加成反应的研究专利都是通过Michael加成反应制备手性催化剂或者有机中间体的合成过程，即使用于PVA改性的专利，也重点集中在合成工艺和制备方法上，有关其深入改性并设计新型结构以用于水泥分散剂领域的工作，国内外未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于聚乙烯醇迈克尔加成制备水泥分散剂的方法，通过聚乙烯醇与α，β-不饱和羰基化合物的迈克尔加成产物，经水解合成出具备设计官能团的主链结构，再与甲氧基聚氧乙烯醚类化合物缩合，从而实现在主链上接枝亲水性长侧链的结构。由本专利方法制得的水泥分散剂是以聚乙烯醇结构为主体，摒弃了传统的依赖丙烯酸类化合物制备水泥分散剂的方法，充分发挥分子结构的设计自由度，以一种全新的化学结构实现对水泥颗粒的减水分散效果，这对于拓宽水泥分散剂领域的研究思路、丰富其合成制备手段有着重要的意义。采用本方法合成的水泥分散剂具有合成过程安全环保、操作步骤方便易控、生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓，王子明，卢子臣，路芳，崔素萍，兰明章，毛倩瑾，王亚丽，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：