CN107473618A - 一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泡沫混凝土用复合型发泡剂，由以下质量百分含量的原料制成：发泡组分：10～20％、助溶组分：5～15％、稳泡组分：1～8％、增效组分：1～7％、余量为水。该复合型发泡剂是一种兼顾发泡能力与稳泡能力，同时提高泡沫与混凝土外加剂兼容性复合型发泡剂。本发明还公开了上述泡沫混凝土用复合型发泡剂的制备方法，该制备方法工艺简洁，成本相对较低。

Description

一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其配制备方法。
背景技术
当前，有机保温材料是我国建筑市场上普遍采用的节能墙体材料之一，包括聚苯乙烯泡沫板(EPS、XPS)、聚氨酯硬泡体(PU)等，但它易燃、易老化、耐久性差，造成火灾事故、外墙外保温脱落事故频发，以泡沫混凝土为主的无机保温材料取代有机保温材料是建筑行业发展的必然趋势。泡沫混凝土兼具防火性、隔声性、抗震性、耐候性，在墙体保温、屋面保温隔热中有较为广泛的应用。
发泡剂是泡沫混凝土的核心，大致先后经历了松香树脂、合成表面活性剂类、蛋白型和复合型等四代不同类型的发展历程，其中松香树脂、合成表面活性剂类发泡剂的稳泡效果较差，蛋白质型发泡剂是目前发达国家应用最为普遍的类型，并且已经大量出口到我国。而国内生产的蛋白质型发泡剂因原料来源有限，生产成本高，因此在开发与应用方面受到制约。这严重影响了高性能泡沫混凝土在我国的发展。市场对于兼顾发泡能力与稳泡能力的复合型发泡剂具有较大的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种泡沫混凝土用复合型发泡剂，该复合型发泡剂能解决现有技术中松香树脂、合成表面活性剂类发泡剂稳泡能力差，蛋白质类发泡剂成本高的问题，是一种兼顾发泡能力与稳泡能力，同时提高泡沫与混凝土外加剂兼容性复合型发泡剂。
本发明的目的还在于提供上述泡沫混凝土用复合型发泡剂的制备方法，该方法工艺简洁，成本相对较低。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种泡沫混凝土用复合型发泡剂，由以下质量百分含量的原料制成：
发泡组分：10～20％
助溶组分：5～15％
稳泡组分：1～8％
增效组分：1～7％
余量为水。
较佳的，各原料的质量百分含量为：
发泡组分：13～18％
助溶组分：8～15％
稳泡组分：4～7％
增效组分：3～6％
余量为水。
更佳的，各原料的质量百分含量为：
发泡组分：15％
助溶组分：10％
稳泡组分：5％
增效组分：5％
余量为水。
在上述泡沫混凝土用复合型发泡剂的原料中：
本发明所述的发泡组分优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸二乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种。
十二烷基苯磺酸钠，简称SDBS，淡黄色粉状固体，阴离子表面活性剂，有优良发泡力。
十二烷基硫酸二乙醇胺盐，简称DLS，阴离子表面活性剂，淡黄色液体，易溶于水、醇，具有良好的起泡性，泡沬丰富，生物降解快。
脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，简称AEC，无色透明液体，有很好的发泡力，抗硬水能力强，水中溶解度大。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(C14～C15)，简称AES，白色凝胶状膏体，易溶于水，具有优良的乳化、发泡性能，其中C14～C15的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠降低表面张力的效果最佳，起泡力最佳。
较佳的，本发明所述的发泡组分优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸二乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的两种或两种以上。
更佳的，本发明所述的发泡组分优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸二乙醇胺和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
当采用十二烷基硫酸二乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的两种或两种以上复配作为发泡组分，可以降低单独组分在水中溶解度有限的局限性，当复合型发泡剂高倍兑水稀释时，多发泡组分复配将有效保证发泡剂的起泡力。
本发明所述的助溶组分优选为2-丁氧基乙醇。
2-丁氧基乙醇，无色中等醚味液体，可溶于水、醇和大部分胺。2-丁氧基乙醇作为助溶组分，有助于实现发泡组分、稳泡组分与增效组分在水中的充分混溶，保证发泡剂久置不分层。
本发明所述的稳泡组分优选为月桂醇和/或硅树脂聚醚乳液。
月桂醇，白色固体或无色油状液体，与直链阴离子表面活性剂(C12-C15)配伍性好，当在直链阴离子表面活性剂溶液中加入月桂醇后，非离子型的月桂醇可插入在两个阴离子表面活性剂负离子之间形成排列紧密的混合膜，非极性碳氢链间的范德华力增加、负离子之间电排斥性减弱都有利于表面粘度的提高，从而提高泡沫稳定性。
硅树脂聚醚乳液，简称MPS，无色透明液体，能使直链阴离子表面活性剂分子在气泡液膜中有序排列，赋予泡沫良好的粘性与修复能力。
更佳的，采用硅树脂聚醚乳液MPS部分或全部替代月桂醇，可降低所需助溶组分2-丁氧基乙醇的用量，从而降低复合型发泡剂的刺激性。
本发明所述的增效组分优选为聚丙烯酰胺、椰油酰胺和月桂酰二乙醇胺中的一种或几种。
聚丙烯酰胺，简称PAM，无味白色粉末或半透明颗粒，可与非离子型、阳离子型和阴离子型表面活性剂迅速混溶，起到增稠增粘的效果。
椰油酰胺简称MEA，白色至淡黄色片状固体，微溶于水，溶于乙醇等有机溶剂，具有优良的发泡、稳泡、增溶能力，与其他表面活性剂配伍性好，具有良好的协同增效作用。
月桂酰二乙醇胺，简称LDEA，乳白至淡黄色固体，分散于水，溶于一般的有机溶剂，具有良好的起泡性、稳定性、增稠性，与其他表面活性剂配伍性好，常作为泡沫稳定剂和粘度改进剂。
较佳的，本发明所述的增效组分为聚丙烯酰胺、椰油酰胺和月桂酰二乙醇胺中的两种或两种以上。
更佳的，本发明所述的增效组分为聚丙烯酰胺P和椰油酰胺。
采用聚丙烯酰胺、椰油酰胺、月桂酰二乙醇胺中的两种或两种以上复配作为增效组分，均有利于提高泡沫液膜表面粘度，有效减缓泡沫的排液速率，从而保证复合型发泡剂在高倍兑水稀释后所发泡沫的稳定性。
本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：上述泡沫混凝土用复合型发泡剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述用量关系取各原料；
(2)将发泡组分加入水中，搅拌至发泡组分溶解完全，得溶液a；
(3)将稳泡组分加入助溶组分中，混匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，加入增效组分并搅拌至溶液透明，即制得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
进一步的，本发明提供的泡沫混凝土用复合型发泡剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述用量关系取各原料；
(2)将发泡组分加入水中，用电动搅拌器以100r/min转速低速搅拌约30min至发泡组分完全溶解，得溶液a；
(3)将稳泡组分加入助溶组分中，用电动搅拌器以500r/min转速快速搅拌约30min，使混合均匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b上述两组溶液混合，加入增效组分并低速搅拌至溶液透明，即得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
进一步的，本发明还提供一种泡沫混凝土，其采用权利要求上述的泡沫混凝土用复合型发泡剂制备获得。
采用上述复合型发泡剂制备泡沫混凝土的其中一种优选的制备方法，包括以下步骤：选取上述复合型发泡剂，加水稀释50～80倍，稀释后采用空气压缩制泡法发泡20～30倍制得泡沫，将泡沫加入已经拌制均匀的水泥砂浆中混匀即制得泡沫混凝土。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的泡沫混凝土用复合型发泡剂兼具良好的发泡能力与稳泡能力，克服了现有松香树脂、合成表面活性剂类发泡剂稳泡能力差、蛋白质类发泡剂成本高的问题，同时提高了泡沫与混凝土外加剂的兼容性，保证工程质量；
(2)本发明提供的泡沫混凝土用复合型发泡剂可稀释倍数达50～80倍，稀释后采用空气压缩制泡法制得泡沫的发泡倍数为20～30倍，泡沫均匀细腻稳定，单位泡沫混凝土中发泡剂的用量少，成本低；
(3)本发明提供的泡沫混凝土用复合型发泡剂既适用于现浇墙体工程、屋面保温隔热工程，也适用于泡沫混凝土保温隔热制品的制备，适用性广。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下结合具体实施例来说明，下述各实施例仅用于说明本发明而非对本发明的限制。
以下实施例中，十二烷基硫酸二乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、2-丁氧基乙醇、月桂醇、硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺、椰油酰胺MEA、月桂酰二乙醇胺等均为现今市场常用，其它原料，如无特殊说明，均为市售原料。
实施例1
按下列质量配制本发明的泡沫混凝土用复合型发泡剂100kg：
十二烷基苯磺酸钠SDBS：10kg
十二烷基硫酸二乙醇胺DLS：5kg
2-丁氧基乙醇：15kg
月桂醇：8kg
聚丙烯酰胺PAM：3kg
水：59kg
泡沫混凝土用复合型发泡剂配制流程如下：
(1)按上述用量关系称取各原料；
(2)将发泡组分十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸二乙醇胺DLS加入水中，用电动搅拌器以100r/min转速低速搅拌约30min至发泡组分十二烷基硫酸二乙醇胺DLS、十二烷基苯磺酸钠SDBS完全溶解，得溶液a；
(3)将稳泡组分月桂醇加入助溶组分2-丁氧基乙醇中，用电动搅拌器以500r/min转速快速搅拌约30min，使混合均匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，加入增效组分PAM并低速搅拌至溶液透明，即得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
实施例2
按下列质量配制本发明的泡沫混凝土用复合型发泡剂100kg：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES：5kg
脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠AEC：5kg
2-丁氧基乙醇：5kg
硅树脂聚醚乳液MPS：3kg
椰油酰胺MEA：5kg
水：77kg
泡沫混凝土用复合型发泡剂配制流程如下：
(1)按上述用量关系称取各原料；
(2)将发泡组分脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠AEC加入水中，用电动搅拌器以100r/min转速低速搅拌约30min至发泡组分脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠AEC完全溶解，得溶液a；
(3)将稳泡组分硅树脂聚醚乳液MPS加入助溶组分2-丁氧基乙醇中，用电动搅拌器以500r/min转速快速搅拌约30min，使混合均匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，加入增效组分椰油酰胺MEA并低速搅拌至溶液透明，即得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
实施例3
按下列质量配制本发明的泡沫混凝土用复合型发泡剂100kg：
十二烷基苯磺酸钠SDBS：20kg
2-丁氧基乙醇：10kg
硅树脂聚醚乳液MPS：5kg
聚丙烯酰胺PAM：4kg
月桂酰二乙醇胺LDEA：3kg
水：58kg
泡沫混凝土用复合型发泡剂配制流程如下：
(1)按上述用量关系称取各原料；
(2)将发泡组分十二烷基苯磺酸钠SDBS加入水中，用电动搅拌器以100r/min转速低速搅拌约30min至发泡组分十二烷基苯磺酸钠SDBS完全溶解，得溶液a；
(3)将稳泡组分硅树脂聚醚乳液MPS加入助溶组分2-丁氧基乙醇中，用电动搅拌器以500r/min转速快速搅拌约30min，使混合均匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，加入增效组分聚丙烯酰胺PAM、月桂酰二乙醇胺LDEA并低速搅拌至溶液透明，即得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
实施例4
按下列质量配制本发明的泡沫混凝土用复合型发泡剂100kg：
十二烷基苯磺酸钠SDBS：5kg
十二烷基硫酸二乙醇胺DLS：5kg
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES：5kg
2-丁氧基乙醇：10kg
月桂醇：3kg
硅树脂聚醚乳液MPS：2kg
聚丙烯酰胺PAM：3kg
椰油酰胺MEA：2kg
水：65kg
泡沫混凝土用复合型发泡剂配制流程如下：
(1)按上述用量关系称取各原料；
(2)将发泡组分十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸二乙醇胺DLS、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES加入水中，用电动搅拌器以100r/min转速低速搅拌约30min至发泡组分十二烷基硫酸二乙醇胺DLS、十二烷基苯磺酸钠SDBS、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES完全溶解，得溶液a；
(3)将稳泡组分月桂醇、硅树脂聚醚乳液MPS加入助溶组分2-丁氧基乙醇中，用电动搅拌器以500r/min转速快速搅拌约30min，使混合均匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，加入增效组分聚丙烯酰胺PAM、椰油酰胺MEA并低速搅拌至溶液透明，即得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
实施例5
按下列质量配制本发明的泡沫混凝土用复合型发泡剂100kg：
十二烷基苯磺酸钠SDBS：5kg
十二烷基硫酸二乙醇胺DLS：5kg
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES：5kg
脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠AEC：5kg
2-丁氧基乙醇：15kg
月桂醇：5kg
硅树脂聚醚乳液MPS：3kg
聚丙烯酰胺PAM：2kg
椰油酰胺MEA：3kg
月桂酰二乙醇胺LDEA：2kg
水：50kg
泡沫混凝土用复合型发泡剂配制流程如下：
(1)按上述用量关系称取各原料；
(2)将发泡组分十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸二乙醇胺DLS、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠AEC加入水中，用电动搅拌器以100r/min转速低速搅拌约30min至发泡组分十二烷基硫酸二乙醇胺DLS、十二烷基苯磺酸钠SDBS、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠AEC完全溶解，得溶液a；
(3)将稳泡组分月桂醇、MPS加入助溶组分2-丁氧基乙醇中，用电动搅拌器以500r/min转速快速搅拌约30min，使混合均匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，加入增效组分聚丙烯酰胺PAM、椰油酰胺MEA、月桂酰二乙醇胺LDEA并低速搅拌至溶液透明，即得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
实施例6
十二烷基苯磺酸钠SDBS：5kg
十二烷基硫酸二乙醇胺DLS：5kg
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES：5kg
2-丁氧基乙醇：10kg
月桂醇：3kg
硅树脂聚醚乳液MPS：2kg
月桂酰二乙醇胺LDEA：1kg
水：69kg
泡沫混凝土用复合型发泡剂配制流程如下：
(1)按上述用量关系称取各原料；
(2)将发泡组分十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸二乙醇胺DLS、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES加入水中，用电动搅拌器以100r/min转速低速搅拌约30min至发泡组分十二烷基硫酸二乙醇胺DLS、十二烷基苯磺酸钠SDBS、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES完全溶解，得溶液a；
(3)将稳泡组分月桂醇、硅树脂聚醚乳液MPS加入助溶组分2-丁氧基乙醇中，用电动搅拌器以500r/min转速快速搅拌约30min，使混合均匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，低速搅拌至溶液透明，即得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
将实施例1-6中的泡沫混凝土用复合型发泡剂分别加水稀释50倍和80倍后，按照行业标准《泡沫混凝土》JG/T 266-2011规定的方法测试发泡剂的发泡倍数、1h沉降距和1h泌水量。泡沫混凝土用复合型发泡剂的性能如表1所示。对比样为建材市场购买的发泡剂样品。
表1实施例1-6中的复合型发泡剂及市场购买的发泡剂样品性能对比
从表1中可见本发明的泡沫混凝土用复合型发泡剂分别加水稀释50倍和80倍后的发泡倍数、1h沉降距和1h泌水量等指标均满足标准要求。建材市场购买的发泡剂对比样加水稀释50倍后所发泡沫性能满足标准要求，而当兑水倍数达到80倍后所发泡沫已经不足以满足标准要求。实施例2发泡倍数20，相较其他实施例，其泡沫液膜中的含水量较高，排液速率更快，因此1h沉降距和1h泌水量指标不如其它实施例；实施例4效果最佳，发泡倍数30，足量的稳泡组分、增效组分仍能保证在高兑水稀释倍数和高发泡倍数情况下泡沫液膜有足够的表面粘度，有效减缓泡沫液膜的排液速率，提高泡沫稳定性；而当增效组分的用量减少，将兑水倍数由50倍提高到80倍时，如实施例6所示，1h沉降距和1h泌水量等指标显著增大，泡沫稳定性明显下降。
由上述可见，本发明的复合型发泡剂发泡能力好，泡沫均匀细腻稳定；可兑水倍数高达80倍，因此单位泡沫混凝土中发泡剂的用量少，有利于降低成本，满足现浇墙体工程、屋面保温隔热工程、保温隔热制品等应用要求。
本发明所列举的各组分，以及本发明各组分的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是上下具体实施例只用于对本发明作进一步的说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明作出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征是由以下质量百分含量的原料制成：
发泡组分：10～20％
助溶组分：5～15％
稳泡组分：1～8％
增效组分：1～7％
余量为水。
2.根据权利要求1所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征是各原料的质量百分含量为：
发泡组分：13～18％
助溶组分：8～15％
稳泡组分：4～7％
增效组分：3～6％
余量为水。
3.根据权利要求2所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征是各原料的质量百分含量为：
发泡组分：15％
助溶组分：10％
稳泡组分：5％
增效组分：5％
余量为水。
4.根据权利要求1-3任一项所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征是：所述的发泡组分为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸二乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征是：所述的助溶组分为2-丁氧基乙醇。
6.根据权利要求1-3任一项所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征是：所述的稳泡组分为月桂醇和/或硅树脂聚醚乳液。
7.根据权利要求1-3任一项所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征是：所述的增效组分为聚丙烯酰胺、椰油酰胺和月桂酰二乙醇胺中的一种或几种。
8.权利要求1-3任一项所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)按上述用量关系取各原料；
(2)将发泡组分加入水中，搅拌至发泡组分溶解完全，得溶液a；
(3)将稳泡组分加入助溶组分中，混匀，得溶液b；
(4)将溶液a和溶液b混合，加入增效组分并搅拌至溶液透明，即制得泡沫混凝土用复合型发泡剂。
9.一种泡沫混凝土，其特征是：采用权利要求1-3任一项所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂制备获得。
10.权利要求9所述的泡沫混凝土的制备方法，其特征是包括以下步骤：选取复合型发泡剂，加水稀释50～80倍，稀释后采用空气压缩制泡法发泡20～30倍制得泡沫，将泡沫加入已经拌制均匀的水泥砂浆中混匀即制得泡沫混凝土。
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