CN1030876A - 含有c14脂肪醇的乳化剂的制造方法，它与水硬性沙浆混合物的应用，发泡或蜂窝结构构件的制造方法以及用此法制造的发泡或蜂窝结构的构件 - Google Patents
含有c14脂肪醇的乳化剂的制造方法，它与水硬性沙浆混合物的应用，发泡或蜂窝结构构件的制造方法以及用此法制造的发泡或蜂窝结构的构件 Download PDFInfo
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Abstract
法制造的发泡或蜂窝结构的构件含有C14的脂
肪醇的乳化剂，它的制造方法，它在水硬性沙浆混合
物中的应用，发泡或蜂窝状结构构件的制备方法和用
该方法制造的发泡和蜂窝状结构构件。
本发明涉及乳化剂。
这种乳化剂的特征在于它含有C14脂肪醇，最好
含有C10-C16脂肪醇的混合物，更好是含有C12-C14
含量占绝对优势的脂肪醇混合物。
本发明公开了含有C14脂肪醇的乳化剂，该乳化
剂促进水硬性沙浆，比如水泥的碳酸盐化，改善了最
终产品的机械性能。此外，这种乳化剂发泡能力强，
改善了储存和热骤变稳定性。
Description
本发明主要是关于含有C14脂肪醇的乳化剂，它的制造方法，它与水硬性沙浆混合物的应用，发泡或蜂窝结构构件的制造方法以及用此此法制造的发泡或蜂窝结构构件。
一种乳化剂用于制造发泡或蜂窝结构构件，在建筑技术中，特别是在制造蜂窝状混凝土、蜂窝状灰浆中是人们熟知的。
例如，文献FR-A-2 503 617叙述了蜂窝状灰浆的制造方法，该法中使用了一种乳化剂，但是没有描述任何特殊乳化剂的例子。
同样，文献EP-A-0 121 633描述了蜂窝状灰浆的制法以及用于该制法的一种多功能的乳化剂。这种乳化剂有如下组成：
尿素 10%
CH3-（CH2）10-CH2-O so- 3-NH+（CH2-CH2-OH）345%
C2H5-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH 10%
异丁醇 10%
结构式为R（CONH-CH2-CH2-OH（R为C12/14的脂肪酸的烷基）的酰胺3%
水、余者为22%
这种乳化剂的制法是将多种组分以非常均匀的方式，在54～57℃下搅拌混合，并在该温度下保持47～49小时。
然后将这制造的乳化剂按照在2.2升水中溶有30克乳化剂的方式制成水溶液（见2页 23.24行）然后，在所述实例中，将其加到预先在混凝土搅拌机中配好的20千克缓凝水泥与7升水组成的混合物中，使其体积达57升，从而生成57升的泡沫混凝土，以便制造出轻质坚固的蜂窝状灰浆使得制造出具有这样表面效应的模制品，即最终产物具有像光滑表面一样好的切削石料（见2页，9～34行）。
可以加入发泡的或相类似的聚氨酯小球，以改善灰浆性能，而不改变它的机械性能（见2页35行至3页5行）。
此外，人们也知道使用蛋白质、特别是天然蛋白质作为乳化剂。比如文献FR-A-2 374 271描述了加入动物血或者血液萃取物，特别是干燥的血液萃取物作为乳化剂来制造水泥、灰浆和混凝土。
所有上述这些乳化剂都有如下的重大缺点：
a）它们发泡的能力相当弱，因此需要加入较大量的乳化剂，这就造成表面活性剂的数量达到对最终产品的稳定性很有害的程度，因之，就难于降低并稳定残余水量，在结晶之后，水硬性沙浆典型水含量和混凝土一样为10%。
b）储存的稳定性差，特别是以蛋白质为主要成分的乳化剂，由于它们来源于动物，使其在储存中实际上不可能稳定。在EP-A-0 121 633中描述了这种产品，当它储存6个月并在同样缓慢地改变温度下暴露时，经倾析，生成了有害的沉淀物。
c）温度突变稳定性差，特别是EP-A-0 121 633中描述的乳化剂，当它的温度在12小时内从9℃到20℃之间交替变化时，倾析时就生成有害的沉淀物。
d）用乳化剂“得到的泡沫”与不同组分混合的不灵敏区窄，以致于实际上不可能改变最终产品的密度，以得到有绝热价值的产品和完全均匀的载体。
e）脱模时间比较长，比如用EP-A-0 121 633所叙述的乳化剂，在模具中，必须在20℃停留10～12小时，以便使产品能自身支持住才能脱模。这种特别长的脱模时间由于需要的模具数量增加以及周转时间变长将引起投资增加，以致导致经济效益变坏。
因此，本发明就是为了解决新技术问题，即这包括要提供一种乳化剂，它要有强的发泡能力，能够以水溶液的形式使用，并且与水的混合物之间不灵敏区小于4～7‰并使最终产品结晶，及聚合后水的残余含量很少。
本发明的第二个目的是为了解决供应以有效地方式改善储存稳定性乳化剂的新技术问题。
本发明的第三个目的是为了解决供应以有效地方式改善在温度骤变稳定性乳化剂的新技术问题。
本发明的第四两个的是为解决能够制备在大范围内变化密度产品的乳化剂的新技术问题。比如制备密度为0.15～1.2，甚致是1.5的产品。
本发明的第五个目的是为了解决供应如下乳化剂的新技术问题，即该乳化剂能够加速聚合反应，以致于该产品能够自幼支持，在模具中停留仅3～4小时后即可脱模。
所有这些新技术问题都被本发明以令人满意的方式第一次解决，并在工业规模上加以使用。
因此，按照本发明的第一个目的，本发明供应的乳化剂，其特征在于它含有C14脂肪醇，（即碳链中含有14个碳原子）。
按照最佳反应模式，这种乳化剂的特征在于它含有C10～C16脂肪醇的混合物，最好是这种脂肪醇混合物中含有占绝对优势数量的C12～C14醇。最好C12脂肪醇在该脂肪醇中的相对含量为67～71%，C14脂肪醇的含量为24～30%。
按照目前较好的反应模式，该乳化剂的特征在于含有如下分别表示的A和B主要成分的两种混合物：
组分A
尿素 约10%
CH3-（CH2）10-CH2-O-SO- 3-NH+（CH2-CH2-OH）3约42%
C2H5-O-CH2-CH2-O-CH2-CHOH 约10%
异丁醇 约7%
R-CONH-CH2-CH2-OH（R为C12/14脂肪酸的烷基）的酰胺
水 A和B混合物其余部分 约30%
B组分
C14脂肪醇或C10～C16脂肪醇混合物 2.5～3.5%
异丁醇 约3%
在本描述中，除非另有说明所有百分比都是以重量计，
按照第二个目的，本发明同时包括上述碳定的乳化剂的制造方法，即首先用各种组分的混合物制造组分A，最好使用的水是脱盐水同时又含有大量空气富氧的水，以便起到中和在保存（腐败）和生成泡沫时起净化作用的某些物质（如氯和其它有害的化学物质）的影响。
为了制造A混合物，它是在装有“涡流-层流”型搅拌装置的容器中，不低于15°，一般是在15°～30℃下制造的。
A混合物均化后，在混合物A中加入混合物B，它是把异丁酸加入脂肪醇混合物中而另外制备的，在同样的混合温度下，搅拌4小时。
按照第三个目的，本发明同时是关于乳化剂的如下使用方法，即上述确定的乳化剂与水硬性沙浆混合，以制造发泡或蜂窝状结构构件，诸如绝热或隔音或承载构件。
为此，根据本发明，最好乳化剂的使用比例为发泡体中水的4～7‰，这种水是为了生成泡沫而加入到水硬性沙浆或含有该水硬性沙浆组合物中去的，以促进膨胀或发泡，同样制造相类似的结构构件或最终产品。
按照第四种目的，本发明同时包括借助于水硬性沙浆制备发泡或蜂窝状结构构件的方法，其特征在于采用上述确定的乳化剂，它包括使用乳化剂的比例为生成泡沫时用水量的4～7‰以单独生成泡沫。
最后，按照第五个目的，本发明还包括发泡或蜂窝结构构件，其特征在于使用诸如上述确定的乳化剂制造这样结构构件。
由于使用本发明的乳化剂，与以前已知乳化剂相比，本发明乳化剂具有更强的发泡能力，更好的储存稳定性和更好的热突变稳定性。此外，也是在意料之外地，本发明的乳化剂很快地提高水硬性沙浆的聚合反应动力学，使得能得到自动支承的产品，因此，在3～4小时后即可脱模，而不是从前的12小时才脱模，这似乎是由于碳酸盐化现象，但又不限于碳酸盐化效应。
另一方面，本发明的乳化剂能够制得所希望应用的各种密度（0.15～1.2，甚改1.5）的产品。
按照其他的目的，本发明的特征和优点，可清楚地显示在下列实例中（但不限于这些实例）。
本发明实例1
无填料的发泡混凝土的制造
制备1米3的最终产品，须使用如下组分
水泥 558千克
水 223.2千克
发泡用的泡沫料：水89.7千克+本发明的乳化剂0.627千克
本发明的这种乳化剂组成如下：
组分A
尿素 10%
CH3-（CH2）10-CH2-O-SO- 3-NH+（CH2·CH2-OH）3： 42%
C2H5-O-CH2-CH2-O-CH2CH2-OH： 10%
异丁醇 7%
R-CONH-CH2-CH2OH（R为C12/14脂肪酸的烷基）的酰胺（比如商品代号为Camperlan） 3%
水 22%
组分 B
异丁醇 3%
C10-C16脂肪醇的混合物：其中
C10脂肪醇 ＜2
C12脂肪醇 67～71
C14脂肪醇 24～30
C16脂肪醇 ＜2
首先，这种脂肪醇混合物的羟基指数为290～293（以毫克KOH/克计），皂化指数＜1（以毫克KOH/克计），酸指数＜0.1（毫克KOH/克计），碘指数＜0.5（以克I2/100克计），含水量＜0.1，碳氢化合物的含量＜1。它呈液态至固态，在17～23℃固化，30℃时密度为0.82克/厘米3，平均分子量为194。
最终产品的制备（此处为混凝土）步骤如下：
首先，在不同的反应器中，在15～30℃（最高）温度下，最好在有“涡流一层流”型搅拌下，分别制备乳化剂的组分A和组分B。
一旦制备出组分A和组分B的均匀溶液，就将组分B加到组分A中，在15°～30°（最高）和“涡流一层流”型搅拌下维持4小时，
由此制得0.627千克被研究的乳化剂。
这种乳化剂的储存没有任何问题，它的发泡能力较好，储存稳定性改善很大，甚致在温度变化的条件下储存6个月后，也没有沉淀物生成，它同时对热骤变的抵抗性也较好，在+2℃和20℃交替变化12小时也不发生沉淀。
随后将这种乳化剂加入89.7千克水中，这种水最好为脱盐水或含有空气中富氧的水，以便起到中和在保存（腐败）和生成泡沫过程中起转化作用的某些物质如和其他有害化学物质的影响。
此外，在混凝土搅拌机中，比如外轮毂式混凝土搅拌机，混合558千克水泥和223.2千克水，直到得到浓厚的浆为止，然后，向其中加入含有本发明乳化剂的刚制备的泡沫。
人们会观察到，当混合时进行的搅拌并没有破坏本发明的泡沫，该泡沫完全抵抗住了混合搅拌引起的破碎，这造成了熟悉本专业人员意料之外的结果。
聚合28天后，得到密度为0.5的发泡混凝土。
对聚合28天后的这种混凝土，抽取三块尺寸为100×100×100毫米试样，进行耐压试验，测出其耐压值为2.0～2.7兆帕，或20～27巴。
值得提出的是，用本发明的乳化剂，在20℃模具中仅停留3～4小时就可以使混凝土脱模，这似乎是由于碳酸盐化现象加速了发泡混凝土或蜂窝状混凝土的硬化，但并不影响它的物理规律，即为保证混凝土有最佳抵抗力必须要28天。
比较实例2
利用文献EP-A-0-121 633已知的乳化剂进行比较实验（见3和4页），它是根据改变的本发明A组分组成。
这样，像实例1一样进行实验，只是使用EP-A-0 121 633描述的比较乳化剂（见3和4页），它的组成如下：
尿素 10%
CH3（CH2）10-CH2-O-SO- 3-NH+（CH2-CH2-OH）345%
C2H5-O-CH2CH2-O-CH2-CH2-OH 10%
异丁醇 10%
RCONH-CH2-CH2-OH（R为C12/14脂肪酸中的烷基）的酰胺（工业上的实际的牌号Camperlan） 3%
水 22%
正如EP-A-0 121 633描述的那样，所有这些组分在54～57℃下混合，保持47～49小时制得乳化剂，这是制备0.627千克乳化剂必需的量。
然后像实例1描述的那样，将这种乳化剂与89.7千克水混合，生成泡沫，然后将该泡沫加入预先由558千克水泥和223.2千克水制备的混合物中。
人们观察到，只能在20℃10小时后才能脱模。
28天后，抽取三块实例1中描述的同样大小的试样，测定它的耐压力。
其得到的耐压值为1.2～1.6兆帕，或12～16巴明显低于按本发明的乳化剂得到产品的耐压力。
得到产品密度为0.5
本发明的实例3
与模料混合的混凝土
在本发明的实例中，用组成如下述的烟灰代替50%的水泥：
SiO243～45%
Al2O322～32%
Fe2O34～15%
CaO 1～8%
MgO 1～3%
Na2O 0.5～5%
K2O 1～5%
SO30.2～2%
未完全燃烧物 2.5～7%
像实例1一样进行实验，只是在混合机中将279千克水泥与279千克烟灰和334.8千克水混合，由于烟灰吸收水大约为水泥的2倍，所以水量增加了。所使用的泡沫与实例1中相同。
聚合28天后，得到密度为0.480，烟灰的密度比水泥轻25%。
28天后试样的耐压力为2.2～3兆帕或22～30巴。
注：在后一种介绍中，3-4小时脱模，在100×100×100毫米试样的耐压值为一新值＝2.2～3兆或22～30巴，即提高约10%。
按下列方式进行耐火焰试验：
制备两个300×200×100毫米试样，将两端支住，而让中间空出。
用150号喷咀的乙炔吹管焰烧试样的正中心可以给出约2000～2200℃高温，使达4分钟。
在15～20秒内，厚度从100毫米减少到95毫米厚，不过却没有发生变形，只是形成了一个直径约50毫米的小坑。
从生成小坑开始，显现出玻璃化现象。这种玻璃化区域呈樱桃红色，对前述的发展过程并无改变。
在两种试样上，在喷咀火焰中暴露4分钟，试样两端的温度基本上没有升高，可用手触摸而不会烧伤。
因此，可以肯定如此制得的加填料混凝土至少是耐火的。因而对火焰稳定的金属氧化物呈现优异的均匀性，这似乎是由于本发明乳化剂引起的碳酸盐化作用所造成。
事实上，如果用实例2的乳化剂制备的混凝土，在相同条件下作同样试验，就观察不到玻璃化现象而且两端支撑部分的温度要升高到使手触及此部分会发生烧伤的程度，这样制得混凝土就不能看作是耐火的。
因此确认，本发明有使本技术领域的人员意料之外非常重要的技术优点。
自然，本发明的乳化剂可以加入所分类型的水硬性沙浆中，可以添加或不加填料。此外，这种乳化剂还可用于气体脱尘或者特别定用于大气净化。
Claims (9)
1、乳化剂，其特征在于它含有C14的脂肪醇，
2、根据权利要求1所述的乳化剂，其特征在于它含有C10～C16脂肪醇的混合物。
3、根据权利要求1或2所述的乳化剂，其特征在于它含有的脂肪醇混合物中，C12～C14的含量占有绝对优势。
4、根据权利要求2或3所述的乳化剂，其特征在于这种脂肪醇的混合物含有67～71%的C12脂肪醇和24～30%的C14的脂肪醇，
5、根据权利要求1～4中之一所述的乳化剂，其特征在于它含有两种分别制备的组分A和B的混合物：
组分A
尿素 约10%
CH3（CH2）10-CH2-O-SO- 3-NH+（CH2-CH2-OH）3约42%
C2H5-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH 约10%
异丁醇 约7%
R-CONH-CH2-CH2OH（R为C12/14的脂肪酸的烷基）的酰胺 约3%
水 A和B混合物的100%中的其余部分
组分B
异丁醇 约3%
C10～C16脂肪醇的混合物，2.5～3.5%，最好约为3%，
6、根据权利要求5所述的乳化剂的制造方法，其特征在于A和B分别制备，在15～30℃下将组分A的组成物混合制备组分A;在15°～30℃下将组分B的组成物混合制备组分B;然后将组分B加到组分A中，保持同样温度，维持搅拌4小时，这种搅拌最好使用“涡流一层流”型，
7、根据权利要求1～5中任何之一所述而确定的乳化剂的使用方法，将其与水硬性沙浆混合，制备隔热、隔音发泡或蜂窝状结构构件或者承载构件。
8、借助水硬性沙浆制造发泡或蜂窝状结构构件的方法，其特征在于利用权利要求1～5中之任意一项所叙述并确定的乳化剂，它包括用乳化剂另外先制造泡沫乳化剂的使用比例为生成泡沫所用水的4～7‰。
9、发泡或蜂窝状结构构件，其特征在于它利用权利要求1-5中任何一项所确定的乳化剂制备的。
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