CN108046648B - 一种泡沫混凝土发泡剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其步骤包括将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与其四种组分总重量份比为1:30～40的水中溶解，形成发泡剂初始溶液；在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。本发明所制备的泡沫混凝土发泡剂发泡性能好和稳定性强，且本发明制备工艺简单，工序简便，容易操作，实用性强。

Description

一种泡沫混凝土发泡剂的制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种泡沫混凝土发泡剂的制备方法。

背景技术

我国泡沫混凝土发泡剂的发展大致分为三个阶段，第一阶段，上世纪50年代初，我国成功的将松香皂以及松香热聚物应用于泡沫混凝土的生产应用中；第二阶段，上世纪80年代，表面活性剂类发泡剂研制成功，并在泡沫混凝土生产中得到了广泛的应用；第三阶段，上世纪末，我国进入了蛋白活性物型发泡剂的研发应用阶段。目前，国家大力倡导建筑节能与墙体节能改革，近年来泡沫混凝土以其环保、节能、保温隔热性能好，并且有利于固体废弃物的回收利用等优点得到了全社会的广泛关注。

但是，泡沫混凝土的生产还存在很多急需解决的问题，其中发泡剂性能不稳定，无法满足各种泡沫混凝土的生产制造工艺，一直是制约泡沫混凝土发展的关键因素。

发明内容

本发明所实际解决的技术问题是：解决现有合成混凝土发泡剂发泡倍数小，稳定性不强的问题，采用的关键技术手段是通过采用二丁酸二辛酯磺酸钠、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙等发泡对早期泡沫进行补充，本发明提供一种泡沫混凝土发泡剂的制备方法，制备的泡沫混凝土发泡剂发泡倍数大，稳定性强。

本发明采用的技术方案如下：

一种泡沫混凝土发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份计称取原料：乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠50～75份；十二烷基硫酸钠30～43份；二丁酸二辛酯磺酸钠22～29份；改性羧甲基纤维素钠25～36份；羟乙基纤维素3.0～4.5份；聚丙烯酰胺1.5～2.5份；EVA乳液2.5～4.0份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1:30～40的水中溶解，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。

优选的，所述步骤(1)中乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠60份；十二烷基硫酸钠36份；二丁酸二辛酯磺酸钠24；改性羧甲基纤维素钠30份；羟乙基纤维素3.5份；聚丙烯酰胺2.2份；EVA乳液3.0份。

优选的，所述步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠四种组分总重量与水的重量份比为1:38。

乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙的制备方法是：按重量份计，取12～15份乙酸纤维素溶解于120～135份的丙酮中，得到丙酮溶液；再取15～20份沉淀碳酸钙，分散于110～120份水中，混合后得到悬浮液；将悬浮液滴加至丙酮溶液中，得到混合液；再将混合液倒入预热至45～55℃的水中，搅拌50～60min，将固化滤出，减压干燥，即得改性沉淀碳酸钙。

改性羧甲基纤维素钠的制备方法是：按重量份计，第1步，在捏合机中加入棉纤维80份、乙醇20～25份、2wt%氢氧化钠水溶液20～40份，搅拌均匀后，加入过氧化氢水溶液12～15份，继续反应；第2步，然后在第1步得到的反应物中加入乙醇4～6份、2-氯丙酸水溶液12～15份，氯乙酸水溶液的质量浓度是3～5%，升温醚化，醚化反应的温度是65～75℃，降温出料；第3步，上述的物料用乙醇洗涤，将固体物滤出，在固体物中依次加入盐酸溶液15～20份、5～10wt%的次氯酸钠水溶液12～16份进行中和，再加入过氧化氢水溶液10～12份进行处理，过氧化氢水溶液的质量浓度是15～20%，过氧化氢的处理时间是2～3h，再将固体物滤出并水洗；第4步，将上述得到固体物与水45～60份、聚乙二醇12～15份混合，升温反应，反应温度是80～90℃，反应时间1～3h，得到白色浆液，经过喷雾干燥后，得到改性羧甲基纤维素钠。

优选的，所述步骤(2)中加热温度为60℃～70℃，搅拌速度为200rpm/min～400rpm/min。

优选的，所述步骤(3)中加热温度为90℃～100℃，搅拌速度为1000rpm/min～1500rpm/min。

有益效果：

(1)目前市场上多采用阴离子单一组分发泡剂进行泡沫混凝土的生产，无法保证泡沫混凝土的产品质量。本发明通过复配，采用二丁酸二辛酯磺酸钠、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙等发泡对早期泡沫进行补充，能够很好的解决这一问题。

(2)目前市场上的发泡剂所用稳泡剂成分多采用纤维素、淀粉等稳泡剂，但其与溶液混合时容易形成絮状体，影响其稳泡性能，本发明通过性能对比，采用纤维素醚和EVA乳液复合的形式，从而减少了絮状物质产生的可能性，从而提高发泡剂的稳定性。

(3)对碳酸钙进行了乙酸纤维素改性处理，提高了其在发泡剂中的混合性能，分散和发泡效果更好；对羧甲基纤维素钠进行了改性处理，其表面带有负电荷，使发泡过程的泡沫均匀性更好。

(4)这种发泡剂具有发泡能力强，泡沫稳定性好，泡沫尺寸均匀等特点，应用于泡沫混凝土生产应用中能够很好的提高泡沫混凝土的产品质量，满足建筑保温等领域对泡沫混凝土性能的要求，推动泡沫混凝土的发展。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。

实施例1

(1)按重量份计称取原料：乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠50份；十二烷基硫酸钠30份；二丁酸二辛酯磺酸钠22份；改性羧甲基纤维素钠25份；羟乙基纤维素3.0份；聚丙烯酰胺1.5份；EVA乳液2.5份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1:30的水中溶解，加热温度为60℃，搅拌速度为200rpm/min，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，温度为90℃，搅拌速度为1000rpm/min，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。

乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙的制备方法是：按重量份计，取12份乙酸纤维素溶解于120份的丙酮中，得到丙酮溶液；再取15份沉淀碳酸钙，分散于110份水中，混合后得到悬浮液；将悬浮液滴加至丙酮溶液中，得到混合液；再将混合液倒入预热至45℃的水中，搅拌50min，将固化滤出，减压干燥，即得改性沉淀碳酸钙。

改性羧甲基纤维素钠的制备方法是：按重量份计，第1步，在捏合机中加入棉纤维80份、乙醇20份、2wt%氢氧化钠水溶液20份，搅拌均匀后，加入过氧化氢水溶液12份，继续反应；第2步，然后在第1步得到的反应物中加入乙醇4份、2-氯丙酸水溶液12份，氯乙酸水溶液的质量浓度是3%，升温醚化，醚化反应的温度是65℃，降温出料；第3步，上述的物料用乙醇洗涤，将固体物滤出，在固体物中依次加入盐酸溶液15份、5wt%的次氯酸钠水溶液12份进行中和，再加入过氧化氢水溶液10份进行处理，过氧化氢水溶液的质量浓度是15%，过氧化氢的处理时间是2h，再将固体物滤出并水洗；第4步，将上述得到固体物与水45份、聚乙二醇12份混合，升温反应，反应温度是80℃，反应时间1h，得到白色浆液，经过喷雾干燥后，得到改性羧甲基纤维素钠。

实施例2

(1)按重量份计称取原料：乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠75份；十二烷基硫酸钠43份；二丁酸二辛酯磺酸钠29份；改性羧甲基纤维素钠36份；羟乙基纤维素4.5份；聚丙烯酰胺2.5份；EVA乳液4.0份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1: 40的水中溶解，加热温度为70℃，搅拌速度为400rpm/min，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，温度为100℃，搅拌速度为1500rpm/min，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。

乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙的制备方法是：按重量份计，取15份乙酸纤维素溶解于135份的丙酮中，得到丙酮溶液；再取20份沉淀碳酸钙，分散于120份水中，混合后得到悬浮液；将悬浮液滴加至丙酮溶液中，得到混合液；再将混合液倒入预热至55℃的水中，搅拌60min，将固化滤出，减压干燥，即得改性沉淀碳酸钙。

改性羧甲基纤维素钠的制备方法是：按重量份计，第1步，在捏合机中加入棉纤维80份、乙醇25份、2wt%氢氧化钠水溶液40份，搅拌均匀后，加入过氧化氢水溶液15份，继续反应；第2步，然后在第1步得到的反应物中加入乙醇6份、2-氯丙酸水溶液15份，氯乙酸水溶液的质量浓度是5%，升温醚化，醚化反应的温度是75℃，降温出料；第3步，上述的物料用乙醇洗涤，将固体物滤出，在固体物中依次加入盐酸溶液20份、10wt%的次氯酸钠水溶液16份进行中和，再加入过氧化氢水溶液12份进行处理，过氧化氢水溶液的质量浓度是20%，过氧化氢的处理时间是3h，再将固体物滤出并水洗；第4步，将上述得到固体物与水60份、聚乙二醇15份混合，升温反应，反应温度是90℃，反应时间3h，得到白色浆液，经过喷雾干燥后，得到改性羧甲基纤维素钠。

实施例3

(1)按重量份计称取原料：乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠60份；十二烷基硫酸钠36份；二丁酸二辛酯磺酸钠24份；改性羧甲基纤维素钠30份；羟乙基纤维素3.5份；聚丙烯酰胺2.2份；EVA乳液3.0份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1: 38的水中溶解，加热温度为65℃，搅拌速度为300rpm/min，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，温度为95℃，搅拌速度为1200rpm/min，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。

乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙的制备方法是：按重量份计，取13份乙酸纤维素溶解于130份的丙酮中，得到丙酮溶液；再取18份沉淀碳酸钙，分散于115份水中，混合后得到悬浮液；将悬浮液滴加至丙酮溶液中，得到混合液；再将混合液倒入预热至48℃的水中，搅拌55min，将固化滤出，减压干燥，即得改性沉淀碳酸钙。

改性羧甲基纤维素钠的制备方法是：按重量份计，第1步，在捏合机中加入棉纤维80份、乙醇22份、2wt%氢氧化钠水溶液30份，搅拌均匀后，加入过氧化氢水溶液13份，继续反应；第2步，然后在第1步得到的反应物中加入乙醇5份、2-氯丙酸水溶液13份，氯乙酸水溶液的质量浓度是4%，升温醚化，醚化反应的温度是70℃，降温出料；第3步，上述的物料用乙醇洗涤，将固体物滤出，在固体物中依次加入盐酸溶液18份、8wt%的次氯酸钠水溶液13份进行中和，再加入过氧化氢水溶液11份进行处理，过氧化氢水溶液的质量浓度是18%，过氧化氢的处理时间是2h，再将固体物滤出并水洗；第4步，将上述得到固体物与水55份、聚乙二醇13份混合，升温反应，反应温度是85℃，反应时间2h，得到白色浆液，经过喷雾干燥后，得到改性羧甲基纤维素钠。

对比例1

与实施例3的区别是：沉淀碳酸钙未经过乙酸纤维素改性处理。

(1)按重量份计称取原料：沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠60份；十二烷基硫酸钠36份；二丁酸二辛酯磺酸钠24份；改性羧甲基纤维素钠30份；羟乙基纤维素3.5份；聚丙烯酰胺2.2份；EVA乳液3.0份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1: 38的水中溶解，加热温度为65℃，搅拌速度为300rpm/min，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，温度为95℃，搅拌速度为1200rpm/min，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。

改性羧甲基纤维素钠的制备方法是：按重量份计，第1步，在捏合机中加入棉纤维80份、乙醇22份、2wt%氢氧化钠水溶液30份，搅拌均匀后，加入过氧化氢水溶液13份，继续反应；第2步，然后在第1步得到的反应物中加入乙醇5份、2-氯丙酸水溶液13份，氯乙酸水溶液的质量浓度是4%，升温醚化，醚化反应的温度是70℃，降温出料；第3步，上述的物料用乙醇洗涤，将固体物滤出，在固体物中依次加入盐酸溶液18份、8wt%的次氯酸钠水溶液13份进行中和，再加入过氧化氢水溶液11份进行处理，过氧化氢水溶液的质量浓度是18%，过氧化氢的处理时间是2h，再将固体物滤出并水洗；第4步，将上述得到固体物与水55份、聚乙二醇13份混合，升温反应，反应温度是85℃，反应时间2h，得到白色浆液，经过喷雾干燥后，得到改性羧甲基纤维素钠。

对比例2

与实施例3的区别是：羧甲基纤维素钠未经过改性处理。

(1)按重量份计称取原料：乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠60份；十二烷基硫酸钠36份；二丁酸二辛酯磺酸钠24份；羧甲基纤维素钠30份；羟乙基纤维素3.5份；聚丙烯酰胺2.2份；EVA乳液3.0份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1: 38的水中溶解，加热温度为65℃，搅拌速度为300rpm/min，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，温度为95℃，搅拌速度为1200rpm/min，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。

乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙的制备方法是：按重量份计，取13份乙酸纤维素溶解于130份的丙酮中，得到丙酮溶液；再取18份沉淀碳酸钙，分散于115份水中，混合后得到悬浮液；将悬浮液滴加至丙酮溶液中，得到混合液；再将混合液倒入预热至48℃的水中，搅拌55min，将固化滤出，减压干燥，即得改性沉淀碳酸钙。

对比例3

与实施例3的区别是：未在发泡剂中加入二丁酸二辛酯磺酸钠。

(1)按重量份计称取原料：乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠60份；十二烷基硫酸钠36份；改性羧甲基纤维素钠30份；羟乙基纤维素3.5份；聚丙烯酰胺2.2份；EVA乳液3.0份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1: 38的水中溶解，加热温度为65℃，搅拌速度为300rpm/min，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，温度为95℃，搅拌速度为1200rpm/min，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液。

乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙的制备方法是：按重量份计，取13份乙酸纤维素溶解于130份的丙酮中，得到丙酮溶液；再取18份沉淀碳酸钙，分散于115份水中，混合后得到悬浮液；将悬浮液滴加至丙酮溶液中，得到混合液；再将混合液倒入预热至48℃的水中，搅拌55min，将固化滤出，减压干燥，即得改性沉淀碳酸钙。

改性羧甲基纤维素钠的制备方法是：按重量份计，第1步，在捏合机中加入棉纤维80份、乙醇22份、2wt%氢氧化钠水溶液30份，搅拌均匀后，加入过氧化氢水溶液13份，继续反应；第2步，然后在第1步得到的反应物中加入乙醇5份、2-氯丙酸水溶液13份，氯乙酸水溶液的质量浓度是4%，升温醚化，醚化反应的温度是70℃，降温出料；第3步，上述的物料用乙醇洗涤，将固体物滤出，在固体物中依次加入盐酸溶液18份、8wt%的次氯酸钠水溶液13份进行中和，再加入过氧化氢水溶液11份进行处理，过氧化氢水溶液的质量浓度是18%，过氧化氢的处理时间是2h，再将固体物滤出并水洗；第4步，将上述得到固体物与水55份、聚乙二醇13份混合，升温反应，反应温度是85℃，反应时间2h，得到白色浆液，经过喷雾干燥后，得到改性羧甲基纤维素钠。

为了说明本发明的发泡剂在发泡性及泡沫稳定性等方面的性能，对上述实施例和对比例中合成的发泡剂进行发泡实验，根据标准JG/T266-2011《泡沫混凝土》中的试验方法及要求测定发泡剂的发泡倍数、半小时泌水量和沉降距，测试结果如下表所示：

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3
							发泡倍数	35	33	39	28	24	12
半小时泌水量（g/h）	12.2	13.2	10.6	16.5	18.7	24.8
							1h沉降距（mm）	1.8	1.6	1.5	2.4	2.2	2.6

对比例1相较于实施例3组分中没有对沉淀碳酸钙改性，可以看出，对碳酸钙进行了乙酸纤维素改性处理，提高了其在发泡剂中的混合性能，分散和发泡效果更好，对比例2相较于实施例3组分中没有羧甲基纤维素钠，可以看出对羧甲基纤维素钠进行了改性处理，其表面带有负电荷，使发泡过程的泡沫均匀性更好，对比例1、对比例2相较于实施例3在发泡倍数、半小时泌水量和沉降距各项性能均下降。另外，实施例3中，通过二丁酸二辛酯磺酸钠的加入提高了发泡性能，这是因为二丁酸二辛酯磺酸钠其分子化学结构中包括亲水基团和疏水基团两部分，可以更有效地降低溶液表面张力值，且具有较小的临界胶束浓度及更优异的发泡性能；同时乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙减小溶液的润湿角，增加溶液的润湿性和泡沫的稳定性。本发明所制备的泡沫混凝土发泡剂发泡性能好和稳定性强，且本发明制备工艺简单，工序简便，容易操作，实用性强。

Claims (1)

1.一种泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按重量份计称取原料：乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙1份；十二烷基苯磺酸钠60份；十二烷基硫酸钠36份；二丁酸二辛酯磺酸钠24份；改性羧甲基纤维素钠30份；羟乙基纤维素3.5份；聚丙烯酰胺2.2份；EVA乳液3.0份；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁酸二辛酯磺酸钠、改性羧甲基纤维素钠混合均匀，并通过加热搅拌与这四种组分总重量份比为1: 38的水中溶解，加热温度为65℃，搅拌速度为300rpm/min，形成发泡剂初始溶液；

(3)在搅拌条件下向发泡剂初始溶液中加入羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、EVA乳液、乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙，然后高速搅拌，温度为95℃，搅拌速度为1200rpm/min，形成具有一定粘度的均匀泡沫混凝土发泡剂悬浊液；

乙酸纤维素改性沉淀碳酸钙的制备方法是：按重量份计，取13份乙酸纤维素溶解于130份的丙酮中，得到丙酮溶液；再取18份沉淀碳酸钙，分散于115份水中，混合后得到悬浮液；将悬浮液滴加至丙酮溶液中，得到混合液；再将混合液倒入预热至48℃的水中，搅拌55min，将固化滤出，减压干燥，即得改性沉淀碳酸钙；

改性羧甲基纤维素钠的制备方法是：按重量份计，第1步，在捏合机中加入棉纤维80份、乙醇22份、2wt%氢氧化钠水溶液30份，搅拌均匀后，加入过氧化氢水溶液13份，继续反应；第2步，然后在第1步得到的反应物中加入乙醇5份、2-氯丙酸水溶液13份，氯乙酸水溶液的质量浓度是4%，升温醚化，醚化反应的温度是70℃，降温出料；第3步，上述的物料用乙醇洗涤，将固体物滤出，在固体物中依次加入盐酸溶液18份、8wt%的次氯酸钠水溶液13份进行中和，再加入过氧化氢水溶液11份进行处理，过氧化氢水溶液的质量浓度是18%，过氧化氢的处理时间是2h，再将固体物滤出并水洗；第4步，将上述得到固体物与水55份、聚乙二醇13份混合，升温反应，反应温度是85℃，反应时间2h，得到白色浆液，经过喷雾干燥后，得到改性羧甲基纤维素钠。