CN104446088A - 氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂 - Google Patents

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陈亚芍
韩莉君
杨杰
张峰
余文静
张留俊
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Abstract

本发明公开了一种氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂，该发泡剂是将氨基酸类阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂按质量比为1:1～4混合制成，其中氨基酸类阴离子表面活性剂为十二酰基甘氨酸钠、十六酰基甘氨酸钠或十八酰基甘氨酸钠，阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵。本发明利用两种不同类型的表面活性剂之间的协同作用，降低该体系溶液的表面张力，有效增加泡沫膜的厚度，从而增强了泡沫的强度。本发明发泡剂组分少，无需添加其他助剂，发泡剂泡沫起泡快，泡沫量大，稳定性好。

Description

氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂
技术领域
本发明属于精细化工与轻质无机材料技术领域，具体涉及一种氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
背景技术
表面活性剂复合型发泡剂其应用很广泛，一般可用于制备轻质混凝土，表面活性剂的加入，能够降低该体系溶液的表面张力，从而使水呈薄膜状态易于均匀分布在固体表面上，增加水泥浆料的分散性。根据水泥与表面活性剂之间的电性与电量差异，两者之间的电荷作用使得表面活性剂和水泥浆料均匀分散且形成稳定的泡沫水泥凝胶材料。目前国内市场上的轻质土泡沫剂是第四代复合型泡沫剂，其解决了单一成分发泡剂性能不佳的问题，能够满足实际泡沫混凝土生产需要的弊端。如今，我国的泡沫剂正从合成类向复合型泡沫剂过渡，泡沫剂由单一组分逐渐向多组分复合发展。如公开号为CN103611464A、发明名称为《一种两性-阴离子表面活性剂复合型发泡剂及其稳泡性能的测定方法》的中国专利采用甜菜碱类两性表面活性剂与十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂复配，再加入一定的稳泡剂，其泡沫起泡性能和稳泡性能良好，但是稳泡剂大大影响了发泡剂的发泡倍数。公开号为CN102887663B、发明名称为《一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法》的中国专利公开了一种由十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸等表面活性剂、蛋白类发泡剂、稳泡剂、促凝剂和减水剂组成的发泡剂，该发泡剂以表面活性剂和少量蛋白类发泡剂作为主要发泡溶液，起泡能力强，发泡倍数大，通过在表面活性剂溶液中复掺少量的蛋白类发泡剂，可以明显改善其泡沫稳定性，同时发泡倍数也不受太大影响，但是蛋白类发泡剂合成技术要求高，提取过程复杂，成本也高，而且此发泡剂组分多，添加稳泡剂等对泡沫量会产生影响。公开号为CN102964080B、发明名称为《一种混凝土用复合型发泡剂》的中国专利，该专利中甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，将其添加到由皂素、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸树脂、改性硅藻土等成分组成的复合型发泡剂中，能够有效地增加起泡能力。但是增稠剂聚丙烯酸树脂的加入会导致发泡力有所降低，并且所使用的改性硅藻土虽然可以有效地防止泡沫液膜厚度的衰减，增加液膜中液体流失阻力，从而达到稳泡效果，但是其制备过程复杂，改性所用试剂成分较多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种起泡性能和稳泡性能均优异，氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该发泡剂是将氨基酸类阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂按质量比为1:1～4混合制成。
上述的氨基酸类阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比优选为1:2～3。
上述的氨基酸类阴离子表面活性剂为十二酰基甘氨酸钠、十六酰基甘氨酸钠、十八酰基甘氨酸钠中的任意一种，优选十二酰基甘氨酸钠；阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种，优选十六烷基三甲基溴化铵。
本发明发泡剂使用时与水按质量比为0.5～0.8:1混合，搅拌至充分起泡即可。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用氨基酸类阴离子型表面活性剂十二酰基甘氨酸钠、十六酰基甘氨酸钠、十八酰基甘氨酸钠，其溶液的起泡能力强，发泡倍数大，泡沫细腻，无刺激性，经济环保，与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵复配有很好的协同作用，可以使复合型发泡剂的酸性降低，接近中性，有效改善其与水泥砂浆组分间的相互作用。
2、本发明发泡剂组分少，无需添加稳泡剂，无需对发泡剂进行热处理，发泡剂泡沫起泡快，泡沫量大，稳定性和起泡能力均较好，发泡倍数为30～50倍，泡沫半衰期均大于30分钟，且最长可达到2小时以上。
3、本发明发泡剂与混凝土具有良好的配伍性，其所带电荷与水泥颗粒之间的协同作用可以使复合型发泡剂溶液的酸性降低，接近中性，有效改善与水泥浆料混合物组分间的相互作用。所制备的轻质混凝土干密度为0.5g/cm3左右时，其抗压强度均大于2MPa。
附图说明
图1是实施例1～8以及对比实施例1～2得到的发泡剂形成泡沫的电导率值随时间变化曲线。
图2是实施例1～8以及对比实施例1～2得到的发泡剂形成泡沫的起泡量。
图3是实施例1～8以及对比实施例1～2得到的发泡剂形成泡沫的半衰期。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将0.33g十二酰基甘氨酸钠、0.67g十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到阴-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
实施例2
将0.25g十二酰基甘氨酸钠、0.75g十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
实施例3
将0.20g十二酰基甘氨酸钠、0.80g十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
实施例4
将0.50g十二酰基甘氨酸钠、0.50g十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
实施例5
将0.20g十六酰基甘氨酸钠、0.80g十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
实施例6
将0.50g十六酰基甘氨酸钠、0.50g十二烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到阴-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
实施例7
将0.33g十八酰基甘氨酸钠、0.67g十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
实施例8
将0.20g十二酰基甘氨酸钠、0.80g十八烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到阴-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
对比实施例1
将0.33g月桂酰基肌氨酸钠、0.67g十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到阴-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
对比实施例2
将0.71椰油酰基丙氨酸钠、0.29十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，得到阴-阳离子表面活性剂复合型发泡剂。
为了证明本发明的有益效果，发明人将1g实施例1～8以及对比实施例1～2制备的发泡剂分别加入166.7g水中，用高速搅拌器搅拌至充分起泡，采用电导率法(具体方法见专利CN103611464A)、体积法以及半衰期法测试其起泡性和稳定性，实验结果见图1～3及表1。
表1不同发泡剂形成泡沫的电导率值随时间变化曲线的拟合直线斜率及其拟合度
发泡剂 拟合直线斜率 R2
实施例1 -0.0246 0.992
实施例2 -0.0258 0.965
实施例3 -0.0461 0.984
实施例4 -0.0364 0.993
实施例5 -0.0268 0.952
实施例6 -0.0322 0.992
实施例7 -0.0314 0.912
实施例8 -0.0410 0.992
对比实施例1 -0.0242 0.779
对比实施例2 -0.0256 0.680
图1和表1的结果可见，对比实施例1和2的拟合直线的斜率与实施例1～8相比虽然较小，但是其电导率变化趋势较快，拟合度很低，说明对比实施例的发泡剂稳泡性能较差，实施例1～8的电导率变化趋势较慢，且拟合度高，表明本发明发泡剂的稳泡性能相对对比实施例1和2均较好。
由图2、图3的结果可见，对比实施1和2的发泡剂的起泡量分别为800mL和900mL、泡沫半衰期分别为19min和10min，其泡沫稳定性较差，本发明实施例1～8发泡剂的起泡量和半衰期明显大于对比实施例，特别是半衰期明显延长，其中实施例1的发泡剂半衰期最长，可达到2小时以上。
为了进一步证明本发明的有益效果，发明人将380g水泥、250g粉煤灰和300g水搅拌均匀，制得水泥浆；将0.5g实施例1～8制备的发泡剂分别加入100g水中，搅拌至充分起泡后加入制得的水泥浆中，充分搅拌5分钟，导入模具，自然养护28天，得到轻质混凝土砌块。通过测定轻质混凝土砌块的抗压强度和干密度，评价泡沫剂的性能。测定见表2。
表2不同发泡剂制备的轻质混凝土砌块的物理性能检测分析
发泡剂 绝干密度(g/cm3) 抗压强度(MPa)
实施例1 0.52 2.95
实施例2 0.51 2.20
实施例3 0.48 2.02
实施例4 0.49 2.04
实施例5 0.50 2.12
实施例6 0.50 2.32
实施例7 0.54 2.65
实施例8 0.53 2.64
由表2的结果可见，本发明发泡剂所制备的轻质混凝土砌块的干密度在0.5g/cm3左右，抗压强度均大于2MPa。实施例1的干密度为0.52g/cm3，其抗压强度最大，约为2.95MPa，结果表明实施例1制备的轻质混凝土用的泡沫剂比例较佳，性能优异。

Claims (3)

1.一种氨基酸类阴离子-阳离子型表面活性剂复合型发泡剂，其特征在于：该发泡剂由氨基酸类阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂按质量比为1:1～4混合制成；
上述的氨基酸类阴离子表面活性剂为十二酰基甘氨酸钠、十六酰基甘氨酸钠、十八酰基甘氨酸钠中的任意一种，阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂，其特征在于：所述的氨基酸类阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为1:2～3。
3.根据权利要求1或2所述的氨基酸类阴离子-阳离子表面活性剂复合型发泡剂，其特征在于：所述的氨基酸类阴离子表面活性剂为十二酰基甘氨酸钠，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
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