CN106830742B - 一种用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂制备方法及复合泡沫稳定剂 - Google Patents

一种用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂制备方法及复合泡沫稳定剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂制备方法及复合泡沫稳定剂：1,对枯基酚与环氧乙烷在氮气保护下反应，合成聚合度为6‑14的对枯基酚聚氧乙烯醚作为复合泡沫稳定剂的主要活性成分；2，将对枯基酚聚氧乙烯醚与适量的脂肪酸盐混合，再添加适量的溶剂，就得到适用于化学发泡的复合泡沫稳定剂。使用复合泡沫稳定剂制备自保温轻质混凝土砌块时，添加量为水泥重量的0.04％，砌块的干密度为0.61g/cm3,28天抗压强度可达4.5MPa/cm2。

Description

一种用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂制备 方法及复合泡沫稳定剂
技术领域
本发明涉及一种用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂的制备技术，属于节能建筑材料技术领域。
背景技术
自保温轻质混凝土砌块，具有耐火防火、保温隔热、轻质、抗震等特点，是由水泥、集料、化学发泡剂、泡沫稳定剂等搅拌混合、浇注成型的一种具有自保温功能的新型轻质泡沫节能砌块。这种新型砌块重量轻，保温性能好，隔音效果好，可以大大降低建筑成本及房屋的使用成本，是国家重点推广的新型墙体材料之一。另外，这种砌块中的集料可大量利用粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料，从而减少了废物排放，可有效改善生态条件，保护生态环境。
工业上目前用于泡沫稳定剂的种类很多，主要有硬脂酸钙、硬脂酸锌、松香酸钠、动植物蛋白质水解液等。这些常用泡沫稳定剂的主要缺点有：1，使用量较大，大多数每立方米轻质泡沫节能砌块需要500-1000g；2，在用于化学发泡时泡沫稳定性不好，有时轻微的振动就可能引起泡沫的破坏，给生产过程带来很大麻烦。另外，泡沫稳定性不好还对产品质量有很大影响，包括产品密度不均匀，强度下降等。因此，工业上急需一种泡沫稳定性好，性能优良的泡沫稳定剂。
发明内容
本发明从分析泡沫形成机理及泡沫液膜的稳定机理入手，设计了一种专用的表面活性剂—对枯基酚聚氧乙烯醚最为稳泡剂的主要活性组分，利用其刚性的憎水链段增加液膜的硬度，辅以具有柔性链段的脂肪酸盐增加液膜的韧性，再添加长链烷烃或长链脂肪醇增加液膜的憎水性，提高液膜稳定性。如此得到的复合泡沫稳定剂具有添加量小，起泡倍数大，泡沫稳定性好的优点，是一种性能优良的新型泡沫稳定剂。
本发明的具体方案如下：用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂制备方法包括以下步骤：
步骤一、对枯基酚与环氧乙烷在氮气保护下反应，合成聚合度为6-14的对枯基酚聚氧乙烯醚，作为复合泡沫稳定剂的主要活性成分；
步骤二、将对枯基酚聚氧乙烯醚与助稳定剂脂肪酸盐混合，添加活性溶剂，混合均匀，得到用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂。
本发明采用对枯基酚聚氧乙烯醚为复合泡沫稳定剂的主要活性成分。
上述对枯基酚聚氧乙烯醚的聚合度为6-14。
本发明使用脂肪酸盐作为助稳定剂。
优选的，对枯基酚聚氧乙烯醚与脂肪酸盐的质量比为1:0.5-0.01。
优选的，对枯基酚聚氧乙烯醚与活性溶剂的质量比为1:1-0.1。
优选的，所述的脂肪酸盐中的脂肪酸是C9-C18的直链脂肪酸中的一种或二种以上；所述脂肪酸盐的阳离子部分包括：碱金属阳离子、碱土金属阳离子、三烷基铵盐中的一种或二种以上，其中，三烷基铵盐中含一个C8-18的长链烷基。
上述混合均匀过程中需要加热，加热温度为60℃。
所述的活性溶剂为柴油、煤油或者C8-12的直链脂肪醇中的一种或二种以上。
上述对枯基酚聚氧乙烯醚的合成方法可以为：对枯基酚在催化剂催化下与环氧乙烷在氮气保护下反应。其中催化剂氢氧化钾占对枯基酚重量分数的0.1％-0.2％，对枯基酚与环氧乙烷的摩尔比为1:6-14，反应温度为80℃，反应压力为0.2-0.4MPa。具体步骤为：对枯基苯酚加入高压反应釜中，加入催化剂，通入氮气赶走反应容器中的空气，升温至反应温度开始加入环氧乙烷，保持反应压力。环氧乙烷加完后保持反应温度1小时，待反应压力降至0.05MPa以下时放出物料，就得到所需要的对枯基酚聚氧乙烯醚。
所述复合泡沫稳定剂可应用于生产自保温轻质混凝土砌块，例如：将水泥、集料、水加入搅拌器中搅拌，加入上述复合泡沫稳定剂、速凝剂，继续搅拌，加入发泡剂双氧水搅拌，放入模具中发泡，固化后即得砌块。
本发明的优点如下：
1，泡沫稳定剂使用量小，每立方米产品用量为60-100g，只有常用泡沫稳定剂的1/10左右。
2，泡沫稳定性时间长，发泡后2小时以内泡沫高度降低小于1％。
3，泡沫稳定性好，耐振动，发泡产品固化前在输运轨道上移动任意距离而泡沫高度没有可以观察到的降低。
4，适用范围大，本发明制备的复合泡沫稳定剂可以用于双氧水化学发泡，铝粉蒸养发泡，物理发泡等。
具体实施例
以下的实施例是为了进一步说明本发明的具体内容，但本发明的实施范围及实施方法不限于下面所给出的描述。
实施例1
212g对枯基苯酚加入1000ml高压反应釜中，加入0.2g氢氧化钾为催化剂，通入氮气赶走反应容器中的空气，升温至80℃开始加入264g环氧乙烷，保持反应压力为0.2-0.4MPa。环氧乙烷加完后保持温度1小时，待反应压力降至0.05MPa以下时放出物料，得到474g聚合度为6的对枯基酚聚氧乙烯醚。
实施例2
212g对枯基苯酚加入1000ml高压反应釜中，加入0.4g氢氧化钾为催化剂，通入氮气赶走反应容器中的空气，升温至80℃开始加入440g环氧乙烷，保持反应压力为0.2-0.4MPa。环氧乙烷加完后保持温度1小时，待反应压力降至0.05MPa以下时放出物料，得到649g聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚。
实施例3
212g对枯基苯酚加入1000ml高压反应釜中，加入0.2g氢氧化钾为催化剂，通入氮气赶走反应容器中的空气，升温至80℃开始加入616g环氧乙烷，保持反应压力为0.2-0.4MPa。环氧乙烷加完后保持温度1小时，待反应压力降至0.05MPa以下时放出物料，得到826g聚合度为14的对枯基酚聚氧乙烯醚。
实施例4
聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸十六烷基二甲基铵盐，正辛醇25g，加热至50℃，搅拌均匀，得到175g复合泡沫稳定剂，记为1号稳定剂。
实施例5
聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，30g硬脂酸十六烷基二甲基铵盐，正辛醇40g，加热至50℃，搅拌均匀，得到170g复合泡沫稳定剂，记为2号稳定剂。
实施例6
聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸十六烷基二甲基铵盐，煤油20g，加热至50℃，搅拌均匀，得到170g复合泡沫稳定剂，记为3号稳定剂。
实施例7
聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸钙，正辛醇30g，加热至50℃，搅拌均匀，得到180g复合泡沫稳定剂，记为4号稳定剂。
实施例8
聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸锌，正辛醇30g，加热至50℃，搅拌均匀，得到180g复合泡沫稳定剂，记为5号稳定剂。
实施例9
聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸锂，正辛醇30g，加热至50℃，搅拌均匀，得到180g复合泡沫稳定剂，记为6号稳定剂。
实施例10
聚合度为14的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸十六烷基二甲基铵盐，正辛醇30g，加热至50℃，搅拌均匀，得到170g复合泡沫稳定剂，记为7号稳定剂。
实施例11
聚合度为8的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸十六烷基二甲基铵盐，正辛醇30g，加热至50℃，搅拌均匀，得到170g复合泡沫稳定剂，记为8号稳定剂。
实施例12
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 1号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.43m3，养护28天后测试干密度为0.61g/cm3,抗压强度为4.5MPa/cm2。
实施例13
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，30g 1号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.35m3，养护28天后测试干密度为0.72g/cm3,抗压强度为4.7MPa/cm2。
实施例14
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，50g 1号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.42m3，养护28天后测试干密度为0.62g/cm3,抗压强度为4.4MPa/cm2。
实施例14
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 2号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.40m3，养护28天后测试干密度为0.65g/cm3,抗压强度为4.3MPa/cm2。
实施例15
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 3号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.41m3，养护28天后测试干密度为0.60g/cm3,抗压强度为4.1MPa/cm2。
实施例16
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 4号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.38m3，养护28天后测试干密度为0.68g/cm3,抗压强度为4.0MPa/cm2。
实施例17
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 5号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.35m3，养护28天后测试干密度为0.73g/cm3,抗压强度为3.8MPa/cm2。
实施例18
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 6号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.37m3，养护28天后测试干密度为0.69g/cm3,抗压强度为4.0MPa/cm2。
实施例19
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 7号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.36m3，养护28天后测试干密度为0.71g/cm3,抗压强度为4.1MPa/cm2。
实施例20
水泥100kg，河沙80kg，粉煤灰50kg，速凝剂1.5kg，水100kg，混合搅拌5分钟，40g 8号稳定剂溶于1kg水中，加入搅拌器中搅拌30秒钟，加入3kg 30％双氧水，再搅拌30秒钟，放入模框中发泡固化，得到水泥砌块的体积为0.34m3，养护28天后测试干密度为0.75g/cm3,抗压强度为4.6MPa/cm2。

Claims (6)

1.一种用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂制备方法，其特征在于：步骤一、对枯基酚与环氧乙烷在氮气保护下反应，合成聚合度为6-14的对枯基酚聚氧乙烯醚，作为复合泡沫稳定剂的主要活性成分；步骤二、将对枯基酚聚氧乙烯醚与助稳定剂脂肪酸盐混合，添加活性溶剂，混合均匀，得到用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂；
采用对枯基酚聚氧乙烯醚为复合泡沫稳定剂的主要活性成分；
所述对枯基酚聚氧乙烯醚与脂肪酸盐的质量比为1:0.5-0.01；
所述对枯基酚聚氧乙烯醚与活性溶剂的质量比为1:1-0.1；
所述混合均匀过程中需要加热，加热温度为60℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：对枯基酚聚氧乙烯醚的聚合度为6-14。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：使用脂肪酸盐作为助稳定剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的脂肪酸盐中的脂肪酸是C9-C18的直链脂肪酸中的一种或二种以上；所述脂肪酸盐的阳离子部分包括：碱金属阳离子、碱土金属阳离子、三烷基铵盐中的一种或二种以上，其中，三烷基铵盐中含一个C8-18的长链烷基。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的活性溶剂为柴油、煤油或者C8-12的直链脂肪醇中的一种或二种以上。
6.一种按照权利要求1-5任一所述方法制备的用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂。
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