烯亞胺（HPEI4000)投入四口燒瓶中攪拌均勻，再加入 50g的丁二酸酐攪拌均勻即升溫到120°C，同時(shí)開啟真空系統(tǒng)進(jìn)行真空脫水，反應(yīng)水蒸氣經(jīng) 冷凝管冷凝后回收，脫水120分鐘開始冷卻，冷卻到95~98°C開始加水540g，攪拌均勻繼 續(xù)冷卻到40~50°C即可出料，得本發(fā)明產(chǎn)品。
[0031] 實(shí)施例2本發(fā)明減水劑的制備
[0032] 將400克的水和400g聚乙烯亞胺（HPEI5000)投入四口燒瓶中攪拌均勻，再加入 45g的戊二酸酐攪拌均勻即升溫到190°C，同時(shí)開啟真空系統(tǒng)進(jìn)行真空脫水，反應(yīng)水蒸氣經(jīng) 冷凝管冷凝后回收，脫水180分鐘開始冷卻，冷卻到95~98°C開始加水660g，攪拌均勻繼 續(xù)冷卻到40~50°C即可出料，得本發(fā)明產(chǎn)品。
[0033] 實(shí)施例3本發(fā)明減水劑的制備
[0034] 將400克的水和400g聚乙烯亞胺（HPEI6000)投入四口燒瓶中攪拌均勻，再加入 60g的己二酸酐攪拌均勻即升溫到160°C，同時(shí)開啟真空系統(tǒng)進(jìn)行真空脫水，反應(yīng)水蒸氣經(jīng) 冷凝管冷凝后回收，脫水160分鐘開始冷卻，冷卻到95~98°C開始加水660g，攪拌均勻繼 續(xù)冷卻到40~50°C即可出料，得本發(fā)明產(chǎn)品。
[0035] 為檢驗(yàn)本發(fā)明產(chǎn)品的應(yīng)用性能，將本發(fā)明產(chǎn)品與國際知名產(chǎn)品日本的HW高效減 水劑分別在砂漿、水泥凈漿及混凝土中的應(yīng)用性能做對(duì)比試驗(yàn)。
[0036] (一）砂漿、水泥凈漿實(shí)驗(yàn)
[0037] 分別將實(shí)施例1、實(shí)施例2與實(shí)施例3制得的減水劑按固摻量0. 2% (即與水泥重 量百分比）執(zhí)行。砂漿實(shí)驗(yàn)：1350g標(biāo)準(zhǔn)砂，170水，450g小野田水泥（P. II 52. 5);凈漿 實(shí)驗(yàn)：300g小野田水泥（P. II 52. 5)，87g水。測定數(shù)據(jù)見對(duì)比表1。
[0038] 表1本發(fā)明產(chǎn)品與HW(市售）在砂漿、水泥凈漿應(yīng)用性能做對(duì)比
[0039]
[0040] 從上表1實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果可看出，本發(fā)明減水劑聚合物結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)產(chǎn)品性能影 響很大。因此，實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)高聚物的結(jié)構(gòu)來控制混凝土的減水效果和保坍 效果，實(shí)現(xiàn)混凝土坍落度損失的可控調(diào)節(jié)。從表1中也可看出，3種實(shí)施例產(chǎn)品的性能都比 國際知名產(chǎn)品日本的HW高效減水劑性能優(yōu)異。
[0041] (二）混凝土實(shí)驗(yàn)
[0042] 外加劑在實(shí)際應(yīng)用中以混凝土的應(yīng)用最為廣泛，因此分別將實(shí)施例1、實(shí)施例2與 實(shí)施例3制得的減水劑按固摻量0.2% (即與水泥重量百分比）加入混凝土中，混凝土中的 水泥均采用小野田水泥（P. II 52. 5)。混凝土的初始坍落度控制在（18~20) cm，1個(gè)小時(shí) 后檢測坍落度保留率及相關(guān)指標(biāo)性能，測定數(shù)據(jù)見對(duì)比表2。
[0043] 表2摻本發(fā)明的產(chǎn)品與HW減水劑的混凝土性能指標(biāo)
[0044]
[0045] 從表2中可以看出，本發(fā)明產(chǎn)品在混凝土中的應(yīng)用性能也高于國際知名產(chǎn)品日本 的HW高效減水劑，無論是減水率、含氣量、保坍性，還是強(qiáng)度都比HW的性能優(yōu)異。本發(fā)明產(chǎn) 品可以與市場上現(xiàn)有的萘系減水劑、氨基磺酸系減水劑以及其它羧酸系減水劑復(fù)合使用， 不但有效改善新拌混凝土的坍落度損失，而且會(huì)增加傳統(tǒng)減水劑的分散性能，同時(shí)不影響 混凝土的凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度。另外本發(fā)明減水劑還可以與其它引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、 消泡劑等復(fù)合使用，以提高產(chǎn)品的綜合性能。這種在國內(nèi)尚處于空白階段的尖端技術(shù)如能 在國內(nèi)普及開，能夠大幅度降低建筑中的水泥用量，增加建筑的使用壽命，提高膠凝材料中 礦渣、粉煤灰等摻合料的摻量，實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，同時(shí)也為制備大摻量 (摻量達(dá)70%以上）磨細(xì)摻合料（礦渣、粉煤灰、煤矸石和硅粉等）的高性能混凝土（設(shè) 計(jì)壽命達(dá)150~200年）提供了可能。在當(dāng)今城市化進(jìn)程高速發(fā)展的中國這種具有超高減 水和超長保塑性能的超高性能減水劑，對(duì)于國家實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)效應(yīng)目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意 義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種球形高分子減水劑，其特征在于，具有如下式I結(jié)構(gòu)：其中，所述減水劑的分子量為1200~12000 ; 所述減水劑的R基團(tuán)為：η為正整數(shù)1~8。2. -種球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：將式II 結(jié)構(gòu)的超支化聚乙烯亞胺加入式III結(jié)構(gòu)的二元酸酐，攪拌均勻，升溫真空脫水，冷卻后加水 繼續(xù)冷卻攪拌即得所述減水劑；3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的聚乙烯 亞胺分子量為1000~10000。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的聚乙烯 亞胺分子量為4000~6000。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的二元酸 酐中，η為正整數(shù)1~8。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的二元酸 酐中，η為正整數(shù)2~4。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的二元酸 酐與聚乙烯亞胺投料重量比為1 : (4~12)。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的二元酸 酐與聚乙烯亞胺投料重量比為1 : (6~9)。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的真空脫 水溫度范圍在120~190°C，脫水時(shí)間在60~180分鐘。10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形高分子減水劑的制備方法，其特征在于，所述的冷卻后 溫度為95~98°C，繼續(xù)冷卻溫度為40~50°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種球形高分子減水劑及其制備方法。本發(fā)明的球形超高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)革命性的變化，總體結(jié)構(gòu)外觀為核殼結(jié)構(gòu)的球形高聚物，球形內(nèi)核為中性或弱親油性結(jié)構(gòu)，球形外殼為親水性結(jié)構(gòu)；球形內(nèi)核主要提供空間位阻作用，外殼由大量的羧酸基團(tuán)構(gòu)成，提供與水泥顆粒的”錨固”基團(tuán)，整個(gè)球形高聚物同梳形聚羧酸高聚物一樣也是具有雙親特性的表面活性劑結(jié)構(gòu)，從而對(duì)水泥顆粒形成強(qiáng)烈的分散減水作用。將聚乙烯亞胺和有機(jī)二元羧酸酐混合攪拌均勻后升溫至120~190℃，同時(shí)開始抽真空，反應(yīng)生成的水蒸氣經(jīng)冷凝后回收。真空脫水1~3小時(shí)后冷卻，冷卻至95~98℃后加水即得。本發(fā)明采用酰胺基團(tuán)替代傳統(tǒng)的酯化基團(tuán)，從而提高了產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性；減水率很大，最高可達(dá)45~50%，從而可在高性能及超高性能混凝土中獲得廣泛的應(yīng)用。
【IPC分類】C04B103/30, C04B24/28, C08G73/04
【公開號(hào)】CN105481282
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410481932
【發(fā)明人】段國榮, 黃婷, 楊濤, 劉孝恒, 楊緒杰
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月19日