CN103074069B - 一种土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂及其制备方法，所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂由以下组分及重量份数的原料制成：发泡剂8-10份；稳泡剂0.3-0.5份；增粘剂0.1-0.4份；增溶剂0.06-0.1份；水100份；该土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂的制备方法包括将各原料溶解等工艺步骤；本发明所提供的硬胶泡沫改良剂，其具有较好的粘度，能有效降低液体表面张力，大量产生均匀稳定泡沫，工作效果好；而且该制备方法，操作简便。

Description

一种土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂是在普通的水基泡沫剂的基础上，添加一定量的增粘剂，提高了泡沫剂的粘度，形成了以发泡剂、稳泡剂、增粘剂和水为主要成分的稳定性较强的分散体系，相比于普通泡沫剂，其有较好的粘度，从而可提高泡沫稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提供一种土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂由以下重量份数的原料制成：

发泡剂                8-10份；

稳泡剂                0.3-0.5份；

增粘剂                0.1-0.4份；

增溶剂                0.06-0.1份；

水                    100份。

优选地，其中所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂由以下重量份数的原料制成：

发泡剂             8份；

稳泡剂             0.4份；

增粘剂             0.16份；

增溶剂             0.06份；

水                 100份。

优选地，其中所述发泡剂为按重量份数计比例为1:9-9:1的十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基氧化胺。

优选地，其中所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂为按重量份数计比例为1:3的十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基氧化胺。

优选地，其中所述稳泡剂为十二醇。

优选地，其中所述增粘剂为羟丙基瓜尔胶。

优选地，其中所述增溶剂为氯化铵。

本发明还提供上述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先在搅拌机中加入配方量的水，然后加入配方量的增粘剂，启动搅拌机进行搅拌，以300-320r/min搅拌10min使该增粘剂充分溶解；

（2）然后将转速调整至45-50r/min，并分别加入配方量的发泡剂（在加入发泡剂时必须保持搅拌器转速尽量低，如果过高溶液就会起泡）；

（3）将配方量的稳泡剂用1-4份无水乙醇（不属于配方成分，主要目的是使稳泡剂溶解，之后会自行挥发)完全溶解后一并加入步骤（2）所得溶液中，搅拌均匀；

（4）最后加入配方量的增溶剂，以45-50r/min充分搅拌使无水乙醇充分挥发完毕，得到所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂。

本发明的优点在于：本发明所提供的土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，其具有较好的粘度，能有效降低液体表面张力,大量产生均匀稳定泡沫，工作效果好；而且该制备方法，操作简便，性能优越，价格合理，安全环保，适用性强，通过室内及现场试验的测试，能够满足北京地区砂卵石地层土压平衡盾构施工的要求。

具体实施方式

为详细说明本发明的各种有效组分组成、制备方法，列举如下实施例详细说明。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例的土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，由以下重量份数的原料制成：

十二烷基硫酸钠                      2份；

十二烷基二甲基氧化胺                6份；

十二醇                              0.4份；

羟丙基瓜尔胶                        0.16份；

氯化铵                              0.06份；

水                                  100份。

其中十二烷基硫酸钠为化学纯，购自国药集团化学试剂有限公司；十二烷基二甲基氧化胺为化学纯，购自成都科宏达实业发展公司；十二醇购自国药集团化学试剂有限公司；羟丙基瓜尔胶购自河北省任丘市燕兴化工有限公司；氯化铵购自株洲江海环保实业有限公司。

上述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先在搅拌机中加入100份水，然后加入0.16份羟丙基瓜尔胶，启动搅拌机进行搅拌，以300r/min搅拌10min使该羟丙基瓜尔胶充分溶解；

（2）然后将转速调整至50r/min，并分别加入2份十二烷基硫酸钠和6份十二烷基二甲基氧化胺（在加入时必须保持搅拌器转速尽量低，如果过高溶液就会起泡）；

（3）将0.4份十二醇用2份无水乙醇（不属于配方成分，主要目的是使稳泡剂溶解，之后会自行挥发)完全溶解后一并加入步骤（2）所得溶液中，搅拌均匀；

（4）最后加入0.06份氯化铵，以50r/min充分搅拌使无水乙醇充分挥发完毕，得到所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂。

实施例2

本实施例的土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，由以下重量份数的原料制成：

十二烷基硫酸钠               3份；

十二烷基二甲基氧化胺         5份；

十二醇                       0.4份；

羟丙基瓜尔胶                 0.1份；

氯化铵                       0.06份；

水                           100份。

其中十二烷基硫酸钠为化学纯，购自国药集团化学试剂有限公司；十二烷基二甲基氧化胺为化学纯，购自成都科宏达实业发展公司；十二醇购自国药集团化学试剂有限公司；羟丙基瓜尔胶购自河北省任丘市燕兴化工有限公司；氯化铵购自株洲江海环保实业有限公司。

上述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先在搅拌机中加入100份水，然后加入0.1份羟丙基瓜尔胶，启动搅拌机进行搅拌，以300r/min搅拌10min使该羟丙基瓜尔胶充分溶解；

（2）然后将转速调整至50r/min，并分别加入3份十二烷基硫酸钠和5份十二烷基二甲基氧化胺（在加入时必须保持搅拌器转速尽量低，如果过高溶液就会起泡）；

（3）将0.4份十二醇用2份无水乙醇（不属于配方成分，主要目的是使稳泡剂溶解，之后会自行挥发)完全溶解后一并加入步骤（2）所得溶液中，搅拌均匀；

（4）最后加入0.06份氯化铵，以50r/min充分搅拌使无水乙醇充分挥发完毕，得到所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂。

实施例3

本实施例的土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，由以下重量份数的原料制成：

十二烷基硫酸钠                    4份；

十二烷基二甲基氧化胺              4份；

十二醇                            0.4份；

羟丙基瓜尔胶                      0.2份；

氯化铵                            0.1份；

水                                100份。

其中十二烷基硫酸钠为化学纯，购自国药集团化学试剂有限公司；十二烷基二甲基氧化胺为化学纯，购自成都科宏达实业发展公司；十二醇购自国药集团化学试剂有限公司；羟丙基瓜尔胶购自河北省任丘市燕兴化工有限公司；氯化铵购自株洲江海环保实业有限公司。

上述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先在搅拌机中加入100份水，然后加入0.2份羟丙基瓜尔胶，启动搅拌机进行搅拌，以300r/min搅拌10min使该羟丙基瓜尔胶充分溶解；

（2）然后将转速调整至50r/min，并分别加入4份十二烷基硫酸钠和4份十二烷基二甲基氧化胺（在加入时必须保持搅拌器转速尽量低，如果过高溶液就会起泡）；

（3）将0.4份十二醇用2份无水乙醇（不属于配方成分，主要目的是使稳泡剂溶解，之后会自行挥发)完全溶解后一并加入步骤（2）所得溶液中，搅拌均匀；

（4）最后加入0.1份氯化铵，以50r/min充分搅拌使无水乙醇充分挥发完毕，得到所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂。

实施例4

本实施例的土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，由以下重量份数的原料制成：

十二烷基硫酸钠                     1份；

十二烷基二甲基氧化胺               7份；

十二醇                             0.4份；

羟丙基瓜尔胶             0.16份；

氯化铵                   0.06份；

水                       100份。

其中十二烷基硫酸钠为化学纯，购自国药集团化学试剂有限公司；十二烷基二甲基氧化胺为化学纯，购自成都科宏达实业发展公司；十二醇购自国药集团化学试剂有限公司；羟丙基瓜尔胶购自河北省任丘市燕兴化工有限公司；氯化铵购自株洲江海环保实业有限公司。

上述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先在搅拌机中加入100份水，然后加入0.16份羟丙基瓜尔胶，启动搅拌机进行搅拌，以300r/min搅拌10min使该羟丙基瓜尔胶充分溶解；

（2）然后将转速调整至50r/min，并分别加入1份十二烷基硫酸钠和7份十二烷基二甲基氧化胺（在加入时必须保持搅拌器转速尽量低，如果过高溶液就会起泡）；

（3）将0.4份十二醇用2份无水乙醇（不属于配方成分，主要目的是使稳泡剂溶解，之后会自行挥发)完全溶解后一并加入步骤（2）所得溶液中，搅拌均匀；

（4）最后加入0.06份氯化铵，以50r/min充分搅拌使无水乙醇充分挥发完毕，得到所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂。

实施例5

泡沫剂性能的两个重要评价指标为发泡率和稳定性。

1、发泡率实验

发泡率又称为“发泡倍率”，是指一定体积的发泡剂溶液所发出的气泡体积与发泡剂溶液体积的比值，即每体积发泡剂溶液所发出气泡的体积。其定义见下式：

$\mathrm{ER}=\frac{V_f}{V_l}$

式中：ER-发泡率；V_f-气泡体积；V_l-发泡剂溶液体积。

发泡率的测量是通过带刻度的量杯来实现的，试验步骤如下：

将配置好的泡沫改良剂分成5组，每组3份，第一组、第二组、第三组、第四组分别用于本品的实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的试验，第5组为国产泡沫改良剂（购自北京顺富通隧道建设技术有限公司），并分别标号；

①用室内发泡装置将预先配好的发泡剂溶液发泡，发泡过程中调节发泡装置，直至得到所要求的气泡，并使这一状态保持稳定；

②当发泡装置保持稳定发泡状态后，观察盛放发泡剂溶液烧杯的刻度，选定一个起始刻度，开始往量杯中发入泡沫，待泡沫装满量杯后记录此时烧杯刻度。

③整理试验结果数据，取平均值。

实验结果如表1所示。

表1泡沫剂的发泡率比较

从表1中可以看出，本发明实施例1~4的硬胶泡沫改良剂的发泡率高于国产泡沫改良剂，说明本发明改良剂的改良效果良好。

2、稳定性实验

泡沫的稳定性可通过泡沫消泡率来衡量，消泡率是表征气泡稳定性的重要参数之一，其定义见下式：

$F_s=\frac{M_d}{M_0}\×100\%$

式中：F_s-消泡率；M_d-消散气泡的质量；M₀-气泡初始质量。

消泡率和时间的关系曲线中，消泡率为50%所对应的时间称为气泡的“半衰期”，泡沫的稳定性以泡沫的半衰期来衡量。经测定泡沫剂的半衰期如表2所示。

表2泡沫剂半衰期比较

	实施例1	实施例2实施例3	实施例4	国产泡沫改良剂
					半衰期	12min57s	12min35s11min53s	12min18s	8min10s

从表2中可以看出，本发明实施例1~4的硬胶泡沫改良剂的半衰期高于国产泡沫改良剂，说明本发明改良剂的改良效果良好。

以上所述，仅为本发明的实施例，应当指出，对于本技术中的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术特征的前提下，还可以做若干的改进和润饰，这些润饰和改进也应属于本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1. 一种土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，其特征在于，所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂由以下重量份数的原料制成：

发泡剂             8-10份；

稳泡剂             0.3-0.5份；

增粘剂             0.1-0.4份；

增溶剂             0.06-0.1份；

水                       100份；

其中，所述发泡剂为按重量份数计比例为1:9-9:1的十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基氧化胺；所述稳泡剂为十二醇；所述增粘剂为羟丙基瓜尔胶；所述增溶剂为氯化铵；

通过以下步骤制得：

（1）首先在搅拌机中加入配方量的水，然后加入配方量的增粘剂，启动搅拌机进行搅拌，以300-320r/min搅拌10min使该增粘剂充分溶解；

（2）然后将转速调整至45-50r/min，并分别加入配方量的发泡剂；

（3）将配方量的稳泡剂用1-4份无水乙醇完全溶解后一并加入步骤（2）所得溶液中，搅拌均匀；

（4）最后加入配方量的增溶剂，以45-50r/min充分搅拌使无水乙醇充分挥发完毕，得到所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂。

2.根据权利要求1所述的土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，其特征在于，所述土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂由以下组分及重量份数的原料制成：

发泡剂              8份；

稳泡剂             0.4份；

增粘剂            0.16份；

增溶剂            0.06份；

水                    100份。

3.根据权利要求1或2所述的土压平衡盾构硬胶泡沫改良剂，其特征在于，所述发泡剂为按重量份数计比例为1:3的十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基氧化胺。