CN107376777A - 一种用于盾构机的发泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于精细化学品领域，具体公开了一种用于盾构机的发泡剂及其制备方法。所述用于盾构机的发泡剂各组分及质量百分含量如下：水75～99%、十二烷基硫酸钠0.01～10%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.01～5%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.05～5%、异构十三醇聚氧乙烯醚0.03～5%、增稠剂0.9～5%。本发明所述的用于盾构机的发泡剂，泡沫生成率高，泡沫大小均一，泡沫半衰期持久，支撑力强，不侵蚀垫片，制备工艺简单，造价低，对环境友好。

Description

一种用于盾构机的发泡剂及其制备方法

技术领域

本发明属于精细化学品领域，涉及一种工业用发泡剂，尤其涉及一种用于盾构机的发泡剂及其制备方法。

背景技术

随着城市的发展，为了缓解地面交通和用地的压力，地下工程进入了快速发展的时期，盾构施工法为地下工程常用的施工方法，施工的常用机械为盾构机。在盾构机掘进的过程中，会有大量泥土经过盾构机。因此，需采用发泡剂，防止泥土对盾构机产生不利影响。其中，发泡剂与水混合后，经压缩空气作用，会产生无数直径为30微米至400微米的气泡，同时被注入到盾构机内与泥土混合，对其进行改良，使泥土呈“塑性流动状态”，保证盾构的顺利进行。此外，发泡剂所产生的泡沫本身具有一定的强度，提高泥土的流动性，压力舱内土体不易堵塞，同时能降低刀盘和排土器的扭矩，利于稳定掘进。同时，气泡可以置换开挖土颗粒间隙中的水，提高开挖土的止水性，防止地下水位高的砂地层中“喷涌”现象的发生。由于气泡具有压缩性，还可以提高改良后的开挖土的压缩性，从而抑制“结饼”问题的发生，并使开挖土压变动小，利于开挖面的稳定。

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种泡沫生成率高、大小均一、泡沫半衰期持久、支撑力强、不侵蚀垫片、对环境友好的发泡剂。本发明的另一个目的在于提供上述发泡剂的制备方法，所述制备方法工艺简单，造价低。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于盾构机的发泡剂，以所述用于盾构机的发泡剂总质量为100%计，各组分及质量百分含量如下：水75～99%、十二烷基硫酸钠0.01～10%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.01～5%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.05～5%、异构十三醇聚氧乙烯醚0.03～5%、增稠剂0.9～5%。

所述增稠剂为氯化钠或氯化钾。

一种用于盾构机的发泡剂的的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水和十二烷基硫酸钠混合均匀，并升温至50℃，保温搅拌1小时，得到混合物a；

（2）在步骤（1）制得的混合物a中，依次加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和异构十三醇聚氧乙烯醚，在50℃保温搅拌20分钟，得到混合物b；

（3）在步骤（2）制得的混合物b中，加入增稠剂，在50℃保温搅拌至完全溶解，得到用于盾构机的发泡剂。

有益效果：

与现有技术相比，由本发明提供的技术方案得到的用于盾构机的发泡剂，其泡沫生成率高，大小均一，泡沫半衰期持久，支撑力强，不侵蚀垫片，制备工艺简单，造价低，对环境友好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种用于盾构机的发泡剂，各组分如下：水75%、十二烷基硫酸钠10%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5%、异构十三醇聚氧乙烯醚3%、氯化钠2%。

一种用于盾构机的发泡剂的的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水和十二烷基硫酸钠混合均匀，并升温至50℃，保温搅拌1小时，得到混合物a；

（2）在步骤（1）制得的混合物a中，依次加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和异构十三醇聚氧乙烯醚，在50℃保温搅拌20分钟，得到混合物b；

（3）在步骤（2）制得的混合物b中，加入增稠剂，在50℃保温搅拌至完全溶解，得到用于盾构机的发泡剂。

本产品与水按照体积比为1:40混合后应用。产品指标为：

（1）外观：无色透明液体；

（2）pH值：7.3；

（3）泡沫生成率：1：75；

（4）生成泡沫尺寸：300-400微米；

（5）泡沫半衰期：87分钟；

（6）泡沫支撑力：50mN／m。

实施例2

一种用于盾构机的发泡剂，各组分如下：水99%、十二烷基硫酸钠0.01%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.01%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.05%、异构十三醇聚氧乙烯醚0.03%、氯化钾0.9%。

一种用于盾构机的发泡剂的的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水和十二烷基硫酸钠混合均匀，并升温至50℃，保温搅拌1小时，得到混合物a；

（2）在步骤（1）制得的混合物a中，依次加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和异构十三醇聚氧乙烯醚，在50℃保温搅拌20分钟，得到混合物b；

（3）在步骤（2）制得的混合物b中，加入增稠剂，在50℃保温搅拌至完全溶解，得到用于盾构机的发泡剂。

本产品与水按照体积比为1:40混合后应用。产品指标为：

（1）外观：无色透明液体；

（2）pH值：7.2；

（3）泡沫生成率：1：60；

（4）生成泡沫尺寸：100-400微米；

（5）泡沫半衰期：23分钟；

（6）泡沫支撑力：15mN／m。

实施例3

一种用于盾构机的发泡剂，各组分如下：水80%、十二烷基硫酸钠7%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺1%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2%、异构十三醇聚氧乙烯醚5%、氯化钠5%。

一种用于盾构机的发泡剂的的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水和十二烷基硫酸钠混合均匀，并升温至50℃，保温搅拌1小时，得到混合物a；

（2）在步骤（1）制得的混合物a中，依次加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和异构十三醇聚氧乙烯醚，在50℃保温搅拌20分钟，得到混合物b；

（3）在步骤（2）制得的混合物b中，加入增稠剂，在50℃保温搅拌至完全溶解，得到用于盾构机的发泡剂。

本产品与水按照体积比为1:40混合后应用。产品指标为：

（1）外观：无色透明液体；

（2）pH值：7.3；

（3）泡沫生成率：1：70；

（4）生成泡沫尺寸：250-350微米；

（5）泡沫半衰期：72分钟；

（6）泡沫支撑力：39 mN／m。

上述实施例1-3中产品指标的测试条件为：

（1）外观：目测；

（2）pH值：用pH值测试仪进行测试；

（3）泡沫生成率：与水按照1:40混合后测试；

（4）生成泡沫尺寸：目测；

（5）泡沫半衰期：在实验室密闭环境中测试；

（6）泡沫支撑力：在发泡15分钟时测试。

产品生产设备需求：生产过程中的设备主要包括搅拌釜、锅炉。搅拌釜温度维持在50℃，单次生产时间控制在3小时内。

成本核算：生产用于盾构机的发泡剂技术门槛不高，然而生产高质量的产品需要更高的工艺水平。国内市场上用于盾构机的发泡剂质量可谓参差不齐，导致在恶劣施工环境下，泥土结泥饼并损坏盾构机设备，增加施工成本。用于盾构机的发泡剂主要成分为水、表面活性剂和增稠剂，生产过程不涉及化学反应，是物理过程。目前配方的成本能够控制在每吨1500元。

以上所述实施例仅为本发明较好的具体实施方式，但本发明的保护范围并不受限于此，任何在本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明所作出的等效修饰和变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于盾构机的发泡剂，其特征在于，以所述用于盾构机的发泡剂总质量为100%计，各组分及质量百分含量如下：水75～99%、十二烷基硫酸钠0.01～10%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.01～5%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.05～5%、异构十三醇聚氧乙烯醚0.03～5%、增稠剂0.9～5%。

2.根据权利要求1所述的用于盾构机的发泡剂，其特征在于，所述增稠剂为氯化钠或氯化钾。

3.权利要求1至2任一项所述的用于盾构机的发泡剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将水和十二烷基硫酸钠混合均匀，并升温至50℃，保温搅拌1小时，得到混合物a；

（2）在步骤（1）制得的混合物a中，依次加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和异构十三醇聚氧乙烯醚，在50℃保温搅拌20分钟，得到混合物b；

（3）在步骤（2）制得的混合物b中，加入增稠剂，在50℃保温搅拌至完全溶解，得到用于盾构机的发泡剂。