本發明屬于化工生產領域，具體涉及一種減水劑單體的制備方法。

背景技術：

減水劑是一種在維持混凝土坍落度不變的條件下，能減少拌合用水量的混凝土外加劑。減水劑加入混凝土拌合物后對水泥顆粒有分散作用，能改善其工作性，減少單位用水量，改善混凝土拌合物的流動性。

目前，聚羧酸系減水劑是應用前景較好、綜合性能較優的一種混凝土減水劑，如，公布號為cn103980408a的中國發明專利申請中，公開了一種聚甘油型聚羧酸系減水劑的制備方法，減水效果好且工藝成本低。現在，如何能夠進一步提高混凝土的流動性能、提高混凝土的保坍性能，是減水劑及減水劑單體的研究方向之一。

因此，在現有技術的基礎上，申請人提出了一種新的減水劑單體的制備方法，選用該減水劑單體所制備的減水劑減水效果好。

技術實現要素：

針對現有技術中的不足和對現有技術的改進，本發明提供了一種減水劑單體的制備方法，選用該減水劑單體所制備的減水劑減水效果好，防坍性能好。

為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決。

一種減水劑單體的制備方法，包括以下步驟：（1）起始劑制備：將不飽和醇和多元醇加入到反應釜中，加入催化劑a，攪拌反應，反應溫度20℃~70℃，反應結束后得到起始劑；其中所述不飽和醇為甲基烯丙醇、異戊烯醇、丙烯醇中的一種或多種，所述多元醇為甘油、季戊四醇、葡萄糖中的一種或多種，所述催化劑a為乙酸；所述不飽和醇與多元醇的摩爾比為1:1~5:1；（2）低聚物的制備：將步驟（1）中的起始劑和催化劑b放入反應釜中，氮氣氛下，升溫至60℃~90℃，攪拌狀態下逐步加入氧化烯烴進行開環聚合反應，反應完畢后進行熟化和脫氣處理，得到低聚物；其中，所述氧化烯烴是環氧乙烷或環氧乙烷/環氧丙烷混合物，所述催化劑b為金屬鈉或甲醇鈉，所述起始劑和氧化烯烴的重量比為1:20~1:30；（3）聚合物的制備：將步驟（2）中的低聚物和催化劑c加入到反應釜中，加入石墨，氮氣氛下，升溫至100℃~140℃，攪拌狀態下逐步加入氧化烯烴進行開環聚合反應，反應結束后進行熟化、脫氣、中和，得到的聚合物即為減水劑單體；其中，所述氧化烯烴是環氧乙烷/環氧丙烷混合物，所述催化劑c為金屬鈉或甲醇鈉，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:70~1:90。

進一步的，步驟（1）中，所述催化劑a的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的2%~7%；步驟（2）中，所述催化劑b的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的1%~5%；步驟（3）中，所述催化劑c的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的1%~3%。

進一步的，步驟（2）中，所述氧化烯烴環氧乙烷/環氧丙烷混合物，其中環氧乙烷與環氧丙烷的摩爾比為10:1~20:1。

進一步的，步驟（3）中，環氧乙烷與環氧丙烷的摩爾比為15:1~30:1。

上述步驟方法中所制備的減水劑單體，參與合成減水劑時，可以采用常規的減水劑制備工藝，可以為以下方法：將減水劑單體與丙烯酸放入反應釜中，減水劑單體與丙烯酸的重量比為7:1，加入催化劑，攪拌，升溫至70℃~90℃，反應3~5小時后，得到減水劑；該合成步驟中的催化劑為氧化還原體系催化劑，比如雙氧水+維生素c，其中雙氧水+維生素c的總質量占減水劑單體與丙烯酸總質量的0.8%，雙氧水與維生素c的重量比為1:1~1:3。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：（1）起始劑的制備以不飽和醇和多元醇為原料，多元醇就有多個羥基，與烯醇反應后生成的起始劑結構立體，穩定性高，特別適合作為聚合中心；（2）環氧丙烷的少量添加有利于增加聚合物的的流動性能，提高減水能力；（3）通過石墨的加入，增加了聚合物單體結構之間的潤滑性能，增加了流動性，提高了后期減水劑的減水性能，尤其適用于泥沙占比較大的混凝土中；（4）石墨的加入增強了材料的電傳導性能，使電荷分布均勻，不會富集在某些區域，避免材料在電荷失衡環境下的老化現象，提高了壽命。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細描述，本申請中的甲基烯丙醇、異戊烯醇、丙烯醇、甘油、季戊四醇、葡萄糖、乙酸、環氧乙烷、環氧丙烷、金屬鈉、甲醇鈉、石墨均為市場購得；本申請中的熟化、脫氣、中和操作均為本領域常規操作，不展開詳細描述。以下實施例中，制備方法如下，

（1）起始劑制備：將不飽和醇和多元醇加入到反應釜中，加入催化劑a，攪拌反應4小時，反應溫度t1為20℃~70℃，反應結束后80℃減壓蒸餾2小時，降溫出料，得到起始劑；其中所述不飽和醇為甲基烯丙醇、異戊烯醇、丙烯醇中的一種或多種，所述多元醇為甘油、季戊四醇、葡萄糖中的一種或多種，所述催化劑a為乙酸，所述催化劑a的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的2%~7%；所述不飽和醇與多元醇的摩爾比為1:1~5:1。

（2）低聚物的制備：將步驟（1）中的起始劑和催化劑b放入反應釜中，氮氣氛下，升溫至t2為60℃~90℃，用油泵進行抽真空，攪拌狀態下逐步緩慢加入氧化烯烴進行開環聚合反應，反應完畢后進行降壓熟化1小時，接著降溫脫氣處理，得到低聚物；其中，所述氧化烯烴是環氧乙烷或環氧乙烷/環氧丙烷混合物（其中環氧乙烷與環氧丙烷的摩爾比為10:1~20:1），所述催化劑b為金屬鈉或甲醇鈉，所述催化劑b的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的1%~5%，所述起始劑和氧化烯烴的重量比為1:20~1:30。

（3）聚合物的制備：將步驟（2）中的低聚物和催化劑c加入到反應釜中，加入石墨，氮氣氛下，升溫至t3為100℃~140℃，用油泵抽真空，攪拌狀態下逐步緩慢加入氧化烯烴進行開環聚合反應，反應結束后進行降壓熟化2小時、脫氣1小時、用無機酸或無機堿中和至ph為6.5~7.5，得到的聚合物即為減水劑單體；其中，所述氧化烯烴是環氧乙烷/環氧丙烷混合物（環氧乙烷與環氧丙烷的摩爾比為15:1~30:1），所述催化劑c為金屬鈉或甲醇鈉，所述催化劑c的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的1%~3%，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:70~1:90。

（4）減水劑制備：將步驟（3）中的聚合物（減水劑單體）與丙烯酸放入反應釜中，減水劑單體與丙烯酸的重量比為7:1，加入催化劑d，攪拌，升溫至70℃~90℃，反應3~5小時后，得到產品減水劑；該合成步驟中的催化劑為雙氧水+維生素c，其中雙氧水+維生素c的總質量占減水劑單體與丙烯酸總質量的0.8%，雙氧水與維生素c的重量比為1:1~1:3，優選1:2。

實施例1~6的工藝參數如下。

實施例1：步驟（1）中，不飽和醇為甲基烯丙醇，多元醇為季戊四醇，甲基烯丙醇與季戊四醇的摩爾比為1:1，t1為45℃，催化劑a乙酸的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的3%；步驟（2）中，t2為90℃，所述氧化烯烴為環氧乙烷，催化劑b為金屬鈉，金屬鈉的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的5%，起始劑和氧化烯烴的重量比為1:20；步驟（3）中，t3為100℃，氧化烯烴是環氧乙烷，催化劑c為金屬鈉，金屬鈉的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的1%，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:70；步驟（4）中，溫度為70℃，反應時間3小時，雙氧水與維生素c的重量比為1:1。

實施例2：步驟（1）中，不飽和醇為丙烯醇，多元醇為甘油，丙烯醇和甘油的摩爾比為3:1，t1為20℃，催化劑a乙酸的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的7%；步驟（2）中，t2為60℃，所述氧化烯烴為環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比10:1），催化劑b為金屬鈉，金屬鈉的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的1%，起始劑和氧化烯烴的重量比為1:30；步驟（3）中，t3為140℃，氧化烯烴是環氧乙烷，催化劑c為金屬鈉，金屬鈉的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的3%，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:90；步驟（4）中，溫度為90℃，反應時間3小時，雙氧水與維生素c的重量比為1:3。

實施例3：步驟（1）中，不飽和醇為異戊烯醇，多元醇為葡萄糖，異戊烯醇與葡萄糖的摩爾比為5:1，t1為70℃，催化劑a乙酸的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的2%；步驟（2）中，t2為75℃，所述氧化烯烴為環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比20:1），催化劑b為甲醇鈉，甲醇鈉的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的3%，起始劑和氧化烯烴的重量比為1:25；步驟（3）中，t3為120℃，氧化烯烴是環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比15:1），催化劑c為甲醇鈉，甲醇鈉的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的2%，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:80；步驟（4）中，溫度為80℃，反應時間5小時，雙氧水與維生素c的重量比為1:2。

實施例4：步驟（1）中，不飽和醇為甲基烯丙醇/異戊烯醇混合物（摩爾比為3:4），多元醇為甘油/季戊四醇混合物（摩爾比為2:3），不飽和醇與多元醇的摩爾比為4:1，t1為55℃，催化劑a乙酸的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的5%；步驟（2）中，t2為80℃，所述氧化烯烴為環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比16:1），催化劑b為甲醇鈉，甲醇鈉的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的5%，起始劑和氧化烯烴的重量比為1:25；步驟（3）中，t3為130℃，氧化烯烴是環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比25:1），催化劑c為金屬鈉，金屬鈉的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的2%，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:80；步驟（4）中，溫度為80℃，反應時間4小時，雙氧水與維生素c的重量比為1:2。

實施例5：步驟（1）中，不飽和醇為異戊烯醇/丙烯醇（摩爾比1:2），多元醇為季戊四醇/葡萄糖（摩爾比2:1），不飽和醇與多元醇的摩爾比為2:1，t1為35℃，催化劑a乙酸的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的5%；步驟（2）中，t2為70℃，所述氧化烯烴為環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比18:1），催化劑b為金屬鈉，金屬鈉的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的5%，起始劑和氧化烯烴的重量比為1:20；步驟（3）中，t3為100℃，氧化烯烴是環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比12:1），催化劑c為金屬鈉，金屬鈉的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的3%，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:75；步驟（4）中，溫度為80℃，反應時間4小時，雙氧水與維生素c的重量比為1:2。

實施例6：步驟（1）中，不飽和醇為甲基烯丙醇/丙烯醇（摩爾比1:1），多元醇為甘油/葡萄糖（摩爾比2:3），不飽和醇與多元醇的摩爾比為4:1，t1為65℃，催化劑a乙酸的質量占不飽和醇和多元醇質量之和的3%；步驟（2）中，t2為70℃，所述氧化烯烴為環氧乙烷，催化劑b為金屬鈉，金屬鈉的質量占起始劑和氧化烯烴總質量的3%，起始劑和氧化烯烴的重量比為1:20；步驟（3）中，t3為110℃，氧化烯烴是環氧乙烷/環氧丙烷混合物（摩爾比14:1），催化劑c為金屬鈉，金屬鈉的質量占低聚物和氧化烯烴總質量的2%，所述低聚物和氧化烯烴的重量比為1:75；步驟（4）中，溫度為80℃，反應時間4小時，雙氧水與維生素c的重量比為1:2。

以上為本申請中的實施例1至6，所得到的產物減水劑分別依次標記為減水劑1至減水劑6，對它們進行性能測試：混凝土減水率試驗參照gb8076-1997進行，測試結果如下。

減水劑1：摻量0.2%，減水率25.4%，流動性能好，保坍性好，抗老化，穩定性高。

減水劑2：摻量0.2%，減水率26.4%，流動性能好，保坍性好，抗老化，穩定性高。

減水劑3：摻量0.2%，減水率26.1%，流動性能好，保坍性好，抗老化，穩定性高。

減水劑4：摻量0.2%，減水率28.6%，流動性能好，保坍性好，抗老化，穩定性高。

減水劑5：摻量0.2%，減水率27.4%，流動性能好，保坍性好，抗老化，穩定性高。

減水劑6：摻量0.2%，減水率29.4%，流動性能好，保坍性好，抗老化，穩定性高。

以上可以看出，相比于常規減水劑的20%左右的減水率（相同測試條件下），本技術中的減水劑單體所合成的減水劑的減水效果更加出眾，同時保坍性好，產品穩定性高。

本技術中的減水劑單體，采用了具有立體結構的起始劑，所制備的減水劑穩定性高，更加能夠嵌入到泥漿顆粒之中，分散泥漿，有效增加泥漿的流動性；同時，本技術中通過少量石墨的加入，進一步增加了聚合物結構之間的潤滑性能，增加了流動性，提高了減水劑的減水性能，尤其適用于泥沙占比較大的混凝土中。環氧丙烷與環氧乙烷的混合配比，在降低生產成本的同時，增加了聚合物鏈的柔性，增加了其流行性能，效果優異；同時石墨的加入增強了材料的電傳導性能，使電荷分布均勻，不會富集在某些區域，避免材料在電荷失衡環境下的老化現象，提高了壽命。

從測試結果中也可以看出，減水劑4~6具有更好的減水效果，可見兩種不飽和醇與兩種多元醇的組合，增加了起始劑的不對稱性，使得所制備的減水劑的微環境適應性更強，能產生意外的減水附加效果。

本發明的保護范圍包括但不限于以上實施方式，本發明的保護范圍以權利要求書為準，任何對本技術做出的本領域的技術人員容易想到的替換、變形、改進均落入本發明的保護范圍。