烯亚胺（HPEI4000)投入四口烧瓶中搅拌均匀，再加入 50g的丁二酸酐搅拌均匀即升温到120°C，同时开启真空系统进行真空脱水，反应水蒸气经 冷凝管冷凝后回收，脱水120分钟开始冷却，冷却到95~98°C开始加水540g，搅拌均匀继 续冷却到40~50°C即可出料，得本发明产品。
[0031] 实施例2本发明减水剂的制备
[0032] 将400克的水和400g聚乙烯亚胺（HPEI5000)投入四口烧瓶中搅拌均匀，再加入 45g的戊二酸酐搅拌均匀即升温到190°C，同时开启真空系统进行真空脱水，反应水蒸气经 冷凝管冷凝后回收，脱水180分钟开始冷却，冷却到95~98°C开始加水660g，搅拌均匀继 续冷却到40~50°C即可出料，得本发明产品。
[0033] 实施例3本发明减水剂的制备
[0034] 将400克的水和400g聚乙烯亚胺（HPEI6000)投入四口烧瓶中搅拌均匀，再加入 60g的己二酸酐搅拌均匀即升温到160°C，同时开启真空系统进行真空脱水，反应水蒸气经 冷凝管冷凝后回收，脱水160分钟开始冷却，冷却到95~98°C开始加水660g，搅拌均匀继 续冷却到40~50°C即可出料，得本发明产品。
[0035] 为检验本发明产品的应用性能，将本发明产品与国际知名产品日本的HW高效减 水剂分别在砂浆、水泥净浆及混凝土中的应用性能做对比试验。
[0036] (一）砂浆、水泥净浆实验
[0037] 分别将实施例1、实施例2与实施例3制得的减水剂按固掺量0. 2% (即与水泥重 量百分比）执行。砂浆实验：1350g标准砂，170水，450g小野田水泥（P. II 52. 5);净浆 实验：300g小野田水泥（P. II 52. 5)，87g水。测定数据见对比表1。
[0038] 表1本发明产品与HW(市售）在砂浆、水泥净浆应用性能做对比
[0039]
[0040] 从上表1实验检测结果可看出，本发明减水剂聚合物结构的变化，对产品性能影 响很大。因此，实际生产中，可根据需要调节高聚物的结构来控制混凝土的减水效果和保坍 效果，实现混凝土坍落度损失的可控调节。从表1中也可看出，3种实施例产品的性能都比 国际知名产品日本的HW高效减水剂性能优异。
[0041] (二）混凝土实验
[0042] 外加剂在实际应用中以混凝土的应用最为广泛，因此分别将实施例1、实施例2与 实施例3制得的减水剂按固掺量0.2% (即与水泥重量百分比）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个小时 后检测坍落度保留率及相关指标性能，测定数据见对比表2。
[0043] 表2掺本发明的产品与HW减水剂的混凝土性能指标
[0044]
[0045] 从表2中可以看出，本发明产品在混凝土中的应用性能也高于国际知名产品日本 的HW高效减水剂，无论是减水率、含气量、保坍性，还是强度都比HW的性能优异。本发明产 品可以与市场上现有的萘系减水剂、氨基磺酸系减水剂以及其它羧酸系减水剂复合使用， 不但有效改善新拌混凝土的坍落度损失，而且会增加传统减水剂的分散性能，同时不影响 混凝土的凝结时间和早期强度。另外本发明减水剂还可以与其它引气剂、缓凝剂、早强剂、 消泡剂等复合使用，以提高产品的综合性能。这种在国内尚处于空白阶段的尖端技术如能 在国内普及开，能够大幅度降低建筑中的水泥用量，增加建筑的使用寿命，提高胶凝材料中 矿渣、粉煤灰等掺合料的掺量，实现显著的节能减排和低碳经济效应，同时也为制备大掺量 (掺量达70%以上）磨细掺合料（矿渣、粉煤灰、煤矸石和硅粉等）的高性能混凝土（设 计寿命达150~200年）提供了可能。在当今城市化进程高速发展的中国这种具有超高减 水和超长保塑性能的超高性能减水剂，对于国家实现低碳经济效应目标具有重要的现实意 义。
【主权项】
1. 一种球形高分子减水剂，其特征在于，具有如下式I结构：其中，所述减水剂的分子量为1200~12000 ; 所述减水剂的R基团为：η为正整数1~8。2. -种球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将式II 结构的超支化聚乙烯亚胺加入式III结构的二元酸酐，搅拌均匀，升温真空脱水，冷却后加水 继续冷却搅拌即得所述减水剂；3. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯 亚胺分子量为1000~10000。4. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯 亚胺分子量为4000~6000。5. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的二元酸 酐中，η为正整数1~8。6. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的二元酸 酐中，η为正整数2~4。7. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的二元酸 酐与聚乙烯亚胺投料重量比为1 : (4~12)。8. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的二元酸 酐与聚乙烯亚胺投料重量比为1 : (6~9)。9. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的真空脱 水温度范围在120~190°C，脱水时间在60~180分钟。10. 根据权利要求2所述的球形高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的冷却后 温度为95~98°C，继续冷却温度为40~50°C。
【专利摘要】本发明公开了一种球形高分子减水剂及其制备方法。本发明的球形超高性能减水剂的分子结构出现革命性的变化，总体结构外观为核壳结构的球形高聚物，球形内核为中性或弱亲油性结构，球形外壳为亲水性结构；球形内核主要提供空间位阻作用，外壳由大量的羧酸基团构成，提供与水泥颗粒的”锚固”基团，整个球形高聚物同梳形聚羧酸高聚物一样也是具有双亲特性的表面活性剂结构，从而对水泥颗粒形成强烈的分散减水作用。将聚乙烯亚胺和有机二元羧酸酐混合搅拌均匀后升温至120~190℃，同时开始抽真空，反应生成的水蒸气经冷凝后回收。真空脱水1~3小时后冷却，冷却至95~98℃后加水即得。本发明采用酰胺基团替代传统的酯化基团，从而提高了产品的储存稳定性；减水率很大，最高可达45~50%，从而可在高性能及超高性能混凝土中获得广泛的应用。
【IPC分类】C04B103/30, C04B24/28, C08G73/04
【公开号】CN105481282
【申请号】CN201410481932
【发明人】段国荣, 黄婷, 杨涛, 刘孝恒, 杨绪杰
【申请人】南京理工大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日