CN107902947A - 一种混凝土发泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土发泡剂，以重量份计，至少包括如下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐5‑30份、烃基硫酸盐5‑15份、椰油酰胺丙基甜菜碱4‑8份、助剂5‑15份、稳泡剂10‑30份、水100份。

Description

一种混凝土发泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土建材领域，特别涉及一种混凝土发泡剂及其制备方法。

背景技术

泡沫混凝土又称作发泡混凝土。它最为显著的特点是在混凝土内形成气泡孔，使混凝土轻质化和保温、隔热化。

采用机械的方法将发泡剂制成泡沫，然后再将已制备的泡沫和混凝土料浆均匀搅拌，即制成泡沫混凝土拌合物。“搅拌”使得这些材料的硬质微粒豁附到泡沫的周围，泡沫的气泡就变成为互相隔开的单个气泡。气泡的支撑体是由泡沫料浆的微粒和水构成。泡沫混凝土气孔形状与加气混凝土的有所不同，不是单一的球体，它在毛细管作用下要产生变形形成多面体。拌合物中的细孔分布得越均匀、尺寸越小，则泡沫混凝土强度越高。在静停期间，多孔将拌合物逐渐稠化凝结。在蒸养或自然养护下，这些材料发生水化反应，生成水化硅酸盐以及水化铝硅酸盐胶凝物质或其它胶凝物质，使其逐渐变成具有一定强度和其它物理力学性能的多孔人造石材。

泡沫是多个气泡组成的聚集体。气泡不等于泡沫，但泡沫由气泡组成。从理论上讲，泡沫是指气体分散在液体中的分散体系，气体是分散相，液体是分散介质。泡沫的形成是首先形成单个气泡，然后稳定的单个气泡组成泡沫。泡沫有两种聚集态，一种是气体以小的球型均匀分散在较勃稠的液体中，气泡间的相互作用力较弱，这种泡沫被称为稀泡，由于外观类似乳状液，通常就称这种稀泡为乳状泡沫。另一种被称为浓泡。浓泡的泡沫是密集的，气泡间只被极薄的一层液膜所隔开，形成多面气泡聚集体。浓泡才是真正的泡沫。

泡沫特性会在很大程度上影响浆体的流动性和硬化特性，浆体硬化后形成大量封闭小孔。孔结构的形状、孔隙率和孔径分布是影响泡沫混凝土性能的三个最主要的因素。相同孔隙率情况下，平均孔径越小，泡沫混凝土强度越高。孔径每增大1mm，其强度就会下降15％-20％。所以，用于泡沫混凝土的泡沫应具备坚韧性、均匀性、分散性、小孔径性和稳定性。但是泡沫具有很大的表面自由能，泡沫自发破裂可减小体系的总表面积，降低表面能。

发泡能力和泡沫稳定性是衡量发泡剂两个最重要的因素，泡沫稳定性对发泡剂而言尤为重要，它决定了泡沫的使用寿命。泡沫用途不同，发泡剂对其性能要求也不同，泡沫混凝土发泡剂需发泡量丰富，泡沫稳定性好，和胶凝材料浆体相容性好，对桨体凝结硬化无副作用。

一般采用发泡性能优异的表面活性剂作为起泡剂，根据表面活性剂的离子性质，阳离子型发泡剂价格很高且对水泥强度有一定的影响，所以应用不多；非离子发泡剂发泡倍数一般较小；两性离子发泡剂虽发泡尚可，但由于成本相当高，应用也不多。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的第一方面提供一种混凝土发泡剂，以重量份计，至少包括如下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐5-30份、烃基硫酸盐5-15份、椰油酰胺丙基甜菜碱4-8份、助剂5-15份、稳泡剂10-30份、水100份。

在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自钠盐、钾盐、铵盐中的至少一种。

在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自月桂醇聚氧乙烯醚硫酸盐、肉豆蔻醇聚氧乙烯醚硫酸盐、棕榈醇聚氧乙烯醚硫酸盐、硬脂醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的至少一种。

在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、肉豆蔻醇聚氧乙烯醚硫酸钠、棕榈醇聚氧乙烯醚硫酸钠、硬脂醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

在一些实施方式中，所述烃基硫酸盐为十二烷基硫酸盐与2-乙基己基硫酸盐的混合物。

在一些实施方式中，所述十二烷基硫酸盐与2-乙基己基硫酸盐的重量比为1：2。

在一些实施方式中，所述烃基硫酸盐为十二烷基硫酸钠与2-乙基己基硫酸钠的混合物。

在一些实施方式中，所述助剂选自三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、氯化钠中的至少一种。

在一些实施方式中，所述稳泡剂选自椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、硅树脂聚醚乳液、聚季铵盐-7、羟乙基纤维素醚、聚乙烯醇中的至少一种。

本发明的第二方面提供一种如上所述的混凝土发泡剂的制备方法，将各组分在室温下搅拌10-30min，即得。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

本发明的第一方面提供一种混凝土发泡剂，以重量份计，至少包括如下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐5-30份、烃基硫酸盐5-15份、椰油酰胺丙基甜菜碱4-8份、助剂5-15份、稳泡剂10-30份、水100份。

在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自钠盐、钾盐、铵盐中的至少一种。

在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自月桂醇聚氧乙烯醚硫酸盐、肉豆蔻醇聚氧乙烯醚硫酸盐、棕榈醇聚氧乙烯醚硫酸盐、硬脂醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的至少一种。

在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、肉豆蔻醇聚氧乙烯醚硫酸钠、棕榈醇聚氧乙烯醚硫酸钠、硬脂醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

表面活性剂分子是由亲水基团(“头”)和疏水基团(“尾”)所组成的具有双亲结构的化合物。表面活性剂溶于水后，根据极性相似相容原理，亲水基团(“头”)倾向于留在水中，而非极性的疏水基团(“尾”)倾向于翘出水面。每一个表面活性剂分子都有这种倾向，必然造成多数表面活性剂分子倾向于分布在界面上，并整齐地取向排列，形成吸附层。

搅动液体，气体被包入液体中，气体与水充分接触后就在其表面形成了吸附水膜包裹的气泡。气泡密度小，上升至液体表面。液体表面也有一层定向排列的表面活性剂，再次包裹上升的气泡。最后气泡克服表面张力，浮出水面。

气泡稳定性方面存在差异，泡沫是热力学上的不稳定体系，作为气体分散于液体中的体系，它具有比空气和液体自由能之和还要高的自由能，因此泡沫会随时间自发破裂，以减少该体系的总自由能。造成泡沫破坏的主要原因是泡沫排液和泡沫中气体的扩散。

在一些实施方式中，所述烃基硫酸盐为十二烷基硫酸盐与2-乙基己基硫酸盐的混合物。

在一些实施方式中，所述十二烷基硫酸盐与2-乙基己基硫酸盐的重量比为1：2。

在一些实施方式中，所述烃基硫酸盐为十二烷基硫酸钠与2-乙基己基硫酸钠的混合物。

在完成本发明的研究过程中，发明人发现十二烷基硫酸钠与2-乙基己基硫酸钠以重量比为1：2的混合物复配时，能够使发泡剂具有较好的发泡性能。发明人推测，可能的原因是2-乙基己基硫酸钠具有支链，其一长一短的两分支结构相对于直链化合物，范德华力稍弱，但是支链结构同时一定程度降低了表面张力，而十二烷基硫酸钠具有直链结构，重量比1：2时，能够起到同时增强分子间作用力，又降低表面张力的作用，因此能搞提高发泡倍数和缩短发泡时间，进一步提高发泡效率。

在一些实施方式中，所述助剂选自三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、氯化钠中的至少一种。

在一些实施方式中，所述稳泡剂选自椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、硅树脂聚醚乳液、聚季铵盐-7、羟乙基纤维素醚、聚乙烯醇中的至少一种。

所述稳泡剂可以从市面上直接购买得到，例如椰子油脂肪酸二乙醇酰胺选自CDEA6501，硅树脂聚醚乳液选自FM-550，聚季铵盐-7选自M550，羟乙基纤维素醚选自HEC，聚乙烯醇为聚乙烯醇1788。

本发明的第二方面提供一种如上所述的混凝土发泡剂的制备方法，将各组分在室温下搅拌10-30min，即得。

本发明提供的发泡剂用于混凝土时，发泡剂的添加量相对于混凝土的体积为0.3-0.4kg/m³。

下面结合具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1

混凝土发泡剂，以重量份计，包括如下组分：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份、十二烷基硫酸钠4份、2-乙基己基硫酸钠8份、椰油酰胺丙基甜菜碱6份、三乙醇胺4份、二乙醇单异丙醇胺4份、氯化钠2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6份、硅树脂聚醚乳液6份、聚季铵盐-72份、羟乙基纤维素醚4份、聚乙烯醇2份、水100份。

实施例2

混凝土发泡剂，以重量份计，包括如下组分：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份、十二烷基硫酸钠3份、2-乙基己基硫酸钠9份、椰油酰胺丙基甜菜碱6份、三乙醇胺4份、二乙醇单异丙醇胺4份、氯化钠2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6份、硅树脂聚醚乳液6份、聚季铵盐-72份、羟乙基纤维素醚4份、聚乙烯醇2份、水100份。

实施例3

混凝土发泡剂，以重量份计，包括如下组分：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份、十二烷基硫酸钠6份、2-乙基己基硫酸钠6份、椰油酰胺丙基甜菜碱6份、三乙醇胺4份、二乙醇单异丙醇胺4份、氯化钠2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6份、硅树脂聚醚乳液6份、聚季铵盐-72份、羟乙基纤维素醚4份、聚乙烯醇2份、水100份。

实施例4

混凝土发泡剂，以重量份计，包括如下组分：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份、十二烷基硫酸钠12份、椰油酰胺丙基甜菜碱6份、三乙醇胺4份、二乙醇单异丙醇胺4份、氯化钠2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6份、硅树脂聚醚乳液6份、聚季铵盐-7 2份、羟乙基纤维素醚4份、聚乙烯醇2份、水100份。

实施例5

混凝土发泡剂，以重量份计，包括如下组分：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份、2-乙基己基硫酸钠12份、椰油酰胺丙基甜菜碱6份、三乙醇胺4份、二乙醇单异丙醇胺4份、氯化钠2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6份、硅树脂聚醚乳液6份、聚季铵盐-7 2份、羟乙基纤维素醚4份、聚乙烯醇2份、水100份。

对比例1

混凝土发泡剂，以重量份计，包括如下组分：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份、十二烷基硫酸钠4份、正辛基硫酸钠8份、椰油酰胺丙基甜菜碱6份、三乙醇胺4份、二乙醇单异丙醇胺4份、氯化钠2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6份、硅树脂聚醚乳液6份、聚季铵盐-7 2份、羟乙基纤维素醚4份、聚乙烯醇2份、水100份。

对比例2

混凝土发泡剂，以重量份计，包括如下组分：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份、椰油酰胺丙基甜菜碱6份、三乙醇胺4份、二乙醇单异丙醇胺4份、氯化钠2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6份、硅树脂聚醚乳液6份、聚季铵盐-7 2份、羟乙基纤维素醚4份、聚乙烯醇2份、水100份。

实施例1-5，对比例1-2的制备方法为将各组分在室温下搅拌20min，即得。

1.发泡体积测试

在室温下，分别取实施例1-5，对比例1-2各100mL，倒入带有刻度的量杯中，用搅拌机以9000rpm的转速搅拌5min，测定生成的泡沫体积，单位mL。

2.发泡时间测试

在室温下，分别取实施例1-5，对比例1-2各100mL，倒入带有刻度的量杯中，用搅拌机以9000rpm的转速搅拌，测定生成的泡沫体积为500mL时所需的搅拌时间，单位s。测试结果列于下表。

	泡沫体积	发泡时间
			实施例1	980	133
实施例2	930	158
			实施例3	910	152
实施例4	750	185
			实施例5	710	192
对比例1	780	171
			对比例2	420	342

前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种混凝土发泡剂，以重量份计，至少包括如下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐5-30份、烃基硫酸盐5-15份、椰油酰胺丙基甜菜碱4-8份、助剂5-15份、稳泡剂10-30份、水100份。

2.如权利要求1所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自钠盐、钾盐、铵盐中的至少一种。

3.如权利要求2所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自月桂醇聚氧乙烯醚硫酸盐、肉豆蔻醇聚氧乙烯醚硫酸盐、棕榈醇聚氧乙烯醚硫酸盐、硬脂醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的至少一种。

4.如权利要求3所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐选自月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、肉豆蔻醇聚氧乙烯醚硫酸钠、棕榈醇聚氧乙烯醚硫酸钠、硬脂醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

5.如权利要求1所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述烃基硫酸盐为十二烷基硫酸盐与2-乙基己基硫酸盐的混合物。

6.如权利要求5所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述十二烷基硫酸盐与2-乙基己基硫酸盐的重量比为1：2。

7.如权利要求5所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述烃基硫酸盐为十二烷基硫酸钠与2-乙基己基硫酸钠的混合物。

8.如权利要求1所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述助剂选自三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、氯化钠中的至少一种。

9.如权利要求1所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述稳泡剂选自椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、硅树脂聚醚乳液、聚季铵盐-7、羟乙基纤维素醚、聚乙烯醇中的至少一种。

10.一种如权利要求1-9中任一项权利要求所述的混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于，将各组分在室温下搅拌10-30min，即得。