CN103288379B - 一种泡沫混凝土稳泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型泡沫混凝土稳泡剂，由全氟烷基乙基丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮及顺丁烯二酸酐形成的稳泡共聚物、叔丁醇、多糖胶和水组成。该新型稳泡剂主要通过游离基聚合而成的水溶性大分子，提高泡沫的粘度，降低液体表面张力，对泡沫起到较好的修复保护作用，避免阴、阳以及非离子表面活性剂复合后相容性差的问题，使泡沫在硬水、强碱和高温条件下仍然保持较高的稳定性，同时对水泥料浆具有十分明显的分散润湿功能，可以有效避免泡沫混凝土干缩量大、连通孔多等现象。采用该稳泡剂在外界温度高达40-60℃的条件下，制备的400级泡沫混凝土28d抗压强度达到1.8-2.3MPa，吸水率为10%-15%，导热系数为0.062-0.079？W/(m·K)。
Description
技术领域：
本发明涉及一种主要用于泡沫混凝土制备的泡沫混凝土稳泡剂，属化学建筑材料领域。
背景技术：
在国家建筑节能与墙体改革政策的推动下，泡沫混凝土作为一种利废、环保、节能、价格低、性能好的新型保温隔热建筑材料，得到了全社会越来越广泛的认知和重视，泡沫混凝土产业也因此获得了快速发展和推广。发泡剂作为泡沫混凝土制备的核心技术之一，其性能优劣直接影响着泡沫混凝土的力学性能和热工性能。
泡沫混凝土发泡剂主要由引气剂和稳泡剂所构成，其中稳泡剂的性能不仅关系到泡沫在空气中的稳定性，更会对新拌浆体的流动性、浇注体的体积稳定性以及硬化体的密度和强度等性能产生重要影响。因此，研制性能优越的稳泡剂是提高泡沫混凝土性能的关键，《泡沫混凝土》JG/T266-2011是采用发泡倍数、1h泌水量和1h沉降距来表征泡沫的性能，其只能体现泡沫在空气中的稳定性。在水泥浆体这种特殊的密闭介质中，泡沫的稳定性会受到更大的考验，主要有三个方面：①浆体中的Ca2+、Mg2+等多种金属离子对泡沫稳定性有重要影响；②在水泥浆体的强碱条件下，一些弱酸类和脂类稳泡剂难以充分发挥其稳泡功效，造成泡沫稳定性在浆体和空气中存在较大差异；③由外界环境和水泥水化而造成的内部高温会加速泡沫的破灭。因此，符合《泡沫混凝土》JG/T266-2011中性能要求的发泡剂不一定能够制备出性能优越的泡沫混凝土，尤其在制备较低密度(300-500级)时，一些离子型发泡剂在空气中稳定性良好，但与水泥浆体拌合后其稳定性却较差，损泡率明显增大，泡沫混凝土的强度和吸水率都难以满足要求。
目前国内常用稳泡剂主要有大分子物质(如：聚丙烯酰胺、淀粉和纤维素等)、改性聚醚乳液和动物蛋白类。大分子物质通过提高发泡液粘度来实现稳泡，但是效果不明显并会降低发泡倍数；改性聚醚乳液虽然稳泡效果明显，但是自身稳定性受外界温度影响较大，尤其在温度过高(＞50℃)时会出现破乳现象；动物蛋白类的物质稳泡效果较好，已经受到国内外的认可，但是由于其成本较高且保质期短，限制了其大范围推广应用。研制高性价比的新型稳泡剂，增强泡沫在水泥浆体中的稳定性，可有效改善低密度泡沫混凝土的性能，满足建筑市场的巨大需求，产生显著的经济和环境效益。
发明内容：
本发明提供一种泡沫混凝土稳泡剂，其目的在于提高泡沫在水泥浆体中的稳定性，制备出具有良好力学性能、体积稳定性和耐久性的泡沫混凝土。
本发明采用如下技术方案：一种泡沫混凝土稳泡剂，其由稳泡共聚物、叔丁醇、多糖胶和水组成，所述稳泡共聚物为全氟烷基乙基丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮及顺丁烯二酸酐形成的共聚物。
所述稳泡共聚物、叔丁醇、多糖胶和水所占的重量份数为：
稳泡共聚物，2.3-6.8份；
叔丁醇，1-5份；
多糖胶，0.5-2份；
水，20-40份。
本发明还采用如下技术方案：一种泡沫混凝土稳泡剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1.稳泡共聚物的制备方法：取1-2.5份的全氟烷基乙基丙烯酸酯和0.04-0.1份的聚氧乙烯醚硫酸盐、0.04-0.1的份乙氧基醇磺基琥珀酸二钠高速搅拌形成乳液，在乳液中依次加入1-3.5份的N-乙烯基吡咯烷酮和0.3-0.8份顺丁烯二酸酐，辅以氮气保护，升温至75-85℃，在3-4小时内缓慢滴加0.23-0.68份的过硫酸钾溶液，保温2-3小时后用30％的氢氧化钠溶液调节pH值至7-9，即得到稳泡共聚物溶液；
步骤2.将0.5-2份的多糖胶加入到5-20份水中，边加入边搅拌，全部加入后继续搅拌，制成透明胶状溶液；
步骤3.将步骤1合成的稳泡共聚物溶液和步骤2制成的透明胶状溶液混合均匀，静置冷却至室温20℃后，缓慢加入1-5份叔丁醇，再将剩余重量份的水加入，搅拌均匀后即制得该稳泡剂。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明制备的新型泡沫混凝土稳泡剂，与各种阴离子型表面活性剂类引气剂配伍，制备的泡沫在空气和浆体中均表现出较为优异的稳定性；
(2)本发明制备的新型稳泡剂对各种阴离子表面活性剂类的引气剂稳泡效果显著，1h沉降距小于5mm，1h泌水量小于20ml；
(3)本发明制备的新型稳泡剂，通过游离基聚合成水溶性大分子，对泡沫有很好的保护修复作用，使泡沫在硬水、强碱和高温的条件下仍然保持较高稳定性，同时对水泥料浆具有十分明显的分散润湿功能，可以有效避免泡沫混凝土干缩量大、通孔多等现象；
(4)利用该稳泡剂制备出的泡沫混凝土具有良好的力学性能和热工性能，制备的400级泡沫混凝土28d抗压强度达到1.8-2.3MPa，吸水率为10％-15％，导热系数为0.062-0.079W/(m·K)；
(5)本发明制备的新型稳泡剂取材方便，成本较低，保质期长。
具体实施方式：
实施例1
组分1：稳泡共聚物，2.4份；
组分2：叔丁醇，1份；
组分3：多糖胶，0.5份；
组分4：水，25份。
该新型稳泡剂的配制方法，包括以下步骤：
步骤1，取1份的全氟烷基乙基丙烯酸酯和0.04份的聚氧乙烯醚硫酸盐、0.04份的乙氧基醇磺基琥珀酸二钠高速搅拌形成乳液，在乳液中依次加入1份的N-乙烯基吡咯烷酮和0.4份顺丁烯二酸酐，辅以氮气保护，升温至75-85℃，在3-4小时内缓慢滴加0.24份的过硫酸钾溶液，保温2-3小时后用30％的氢氧化钠溶液调节pH值至7-9，即得到稳泡共聚物溶液；
步骤2，将0.5份的多糖胶加入到5份水中，边加入边搅拌，全部加入后继续搅拌5分钟，制成透明胶状溶液；
步骤3，将步骤1合成的稳泡共聚物溶液和步骤2制成的透明胶状溶液混合均匀，静置冷却至室温(20℃)后，缓慢加入1份叔丁醇，再将剩余重量份的水加入，搅拌均匀后即制得该新型稳泡剂。
步骤1中，由三个单体合成的稳泡共聚物性能稳定，在强酸强碱和高温条件不水解，能够有效提高泡沫的韧性和弹性，对泡壁起到保护修复作用；组分2可降低液膜阴离子表面活性剂阴离子基团的排斥力；组分3属于增粘类物质，可提高溶液粘度，降低泡沫的流动性。
利用该新型稳泡剂与α-烯烃磺酸钠复配，稳泡效果显著，1h沉降距为3.2mm，1h泌水量为16ml；控制水泥浆体内部温度为40℃的条件下，制备的400级泡沫混凝土28d抗压强度达到1.8MPa，吸水率为15％，导热系数为0.079W/(m·K)。
实施例2
组分1：稳泡共聚物，3.5份；
组分2：叔丁醇，3份；
组分3：多糖胶，1份；
组分4：水，30份。
该新型稳泡剂的配制方法，包括以下步骤：
步骤1，取1.5份的全氟烷基乙基丙烯酸酯和0.06份的聚氧乙烯醚硫酸盐、0.06份的乙氧基醇磺基琥珀酸二钠高速搅拌形成乳液，在乳液中依次加入1.5份的N-乙烯基吡咯烷酮和0.5份顺丁烯二酸酐，辅以氮气保护，升温至75-85℃，在3-4小时内缓慢滴加0.35份的过硫酸钾溶液，保温2-3小时后用30％的氢氧化钠溶液调节pH值至7-9，即得到稳泡共聚物溶液；
步骤2，将1份的多糖胶加入到10份水中，边加入边搅拌，全部加入后继续搅拌5分钟，制成透明胶状溶液；
步骤3，将步骤1合成的稳泡共聚物溶液和步骤2制成的透明胶状溶液混合均匀，静置冷却至室温(20℃)后，缓慢加入3份叔丁醇，再将剩余重量份的水加入，搅拌均匀后即制得该新型稳泡剂。
步骤1中，由三个单体合成的稳泡共聚物性能稳定，在强酸强碱和高温条件不水解，能够有效提高泡沫的韧性和弹性，对泡壁起到保护修复作用；组分2可降低液膜阴离子表面活性剂阴离子基团的排斥力；组分3属于增粘类物质，可提高溶液粘度，降低泡沫的流动性。
利用该新型稳泡剂与十二烷基硫酸钠复配，稳泡效果显著，1h沉降距为2.4mm，1h泌水量为13ml；控制水泥浆体内部温度为60℃的条件下，制备的400级泡沫混凝土28d抗压强度达到2.1MPa，吸水率为12％，导热系数为0.072W/(m·K)。
实施例3
组分1：稳泡共聚物，6.7份；
组分2：叔丁醇，5份；
组分3：多糖胶，2份；
组分4：水，40份。
该新型稳泡剂的配制方法，包括以下步骤：
步骤1，取2.5份的全氟烷基乙基丙烯酸酯和0.1份的聚氧乙烯醚硫酸盐、0.1份的乙氧基醇磺基琥珀酸二钠高速搅拌形成乳液，在乳液中依次加入3.4份的N-乙烯基吡咯烷酮和0.8份顺丁烯二酸酐，辅以氮气保护，升温至75-85℃，在3-4小时内缓慢滴加0.67份的过硫酸钾溶液，保温2-3小时后用30％的氢氧化钠溶液调节pH值至7-9，即得到稳泡共聚物溶液；
步骤2，将2份的多糖胶加入到20份水中，边加入边搅拌，全部加入后继续搅拌5分钟，制成透明胶状溶液；
步骤3，将步骤1合成的稳泡共聚物溶液和步骤2制成的透明胶状溶液混合均匀，静置冷却至室温(20℃)后，缓慢加入5份叔丁醇，再将剩余重量份的水加入，搅拌均匀后即制得该新型稳泡剂。
步骤1中，由三个单体合成的稳泡共聚物性能稳定，在强酸强碱和高温条件不水解，能够有效提高泡沫的韧性和弹性，对泡壁起到保护修复作用；组分2可降低液膜阴离子表面活性剂阴离子基团的排斥力；组分3属于增粘类物质，可提高溶液粘度，降低泡沫的流动性。
利用该新型稳泡剂与脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠复配，稳泡效果显著，1h沉降距为1mm，1h泌水量为10ml；控制水泥浆体内部温度为80℃的条件下，制备的400级泡沫混凝土28d抗压强度达到2.3MPa，吸水率为10％，导热系数为0.062W/(m·K)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种泡沫混凝土稳泡剂，其特征在于，其由稳泡共聚物2.3-6.8重量份、叔丁醇1-5重量份、多糖胶0.5-2重量份和水20-40重量份组成，所述稳泡共聚物为全氟烷基乙基丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮及顺丁烯二酸酐形成的共聚物，所述泡沫混凝土稳泡剂通过游离基聚合成水溶性大分子。
2.一种泡沫混凝土稳泡剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1.稳泡共聚物的制备方法：取1-2.5份的全氟烷基乙基丙烯酸酯和0.04-0.1份的聚氧乙烯醚硫酸盐、0.04-0.1份的乙氧基醇磺基琥珀酸二钠高速搅拌形成乳液，在乳液中依次加入1-3.5份的N-乙烯基吡咯烷酮和0.3-0.8份顺丁烯二酸酐，辅以氮气保护，升温至75-85℃，在3-4小时内缓慢滴加0.23-0.68份的过硫酸钾溶液，保温2-3小时后用30％的氢氧化钠溶液调节pH值至7-9，即得到稳泡共聚物溶液；
步骤2.将0.5-2重量份的多糖胶加入到5-20重量份水中，边加入边搅拌，全部加入后继续搅拌，制成透明胶状溶液；
步骤3.将步骤1合成的稳泡共聚物溶液和步骤2制成的透明胶状溶液混合均匀，静置冷却至室温20℃后，缓慢加入1-5重量份叔丁醇，再将剩余重量份的水加入，搅拌均匀后即制得该稳泡剂，所述泡沫混凝土稳泡剂通过游离基聚合成水溶性大分子。
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