CN109370755B - 一种混凝土水性脱模剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土水性脱模剂，其特征在于，该脱模剂以长链烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物作为稳定剂。脱模剂包括如下组分：稳定剂、机油、Span‑80、Tween‑80、阻锈剂、成膜助剂以及水。脱模剂制备方法如下：S1、制备稳定剂：将长链烷基乙烯基醚和甲基丙烯酸十八烷基酯混合，加入引发剂，恒温在60～80℃，共聚反应6～8h，得到共聚物乳液，即为稳定剂；S2、制备机油乳化液：将机油、Span‑80、Tween‑80和稳定剂混合，剪切分散，然后加入水，得到机油乳化液；S3、向步骤S2得到的机油乳化液中加入阻锈剂、成膜助剂，搅拌均匀即得到混凝土水性脱模剂。本发明制备的混凝土水性脱模剂性能稳定，储存时间长，能够明显改善硬化混凝土表观质量。

Description

一种混凝土水性脱模剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化学建材技术领域，涉及以长链烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物为稳定剂的混凝土水性脱模剂及其制备方法。
背景技术
随着建筑工业化的发展，对混凝土预制构件表观质量要求越来越高。在预制构件拆模过程中，构件表面经常出现蜂窝麻面、缺角、露筋等质量缺陷，不仅影响构件的表观效果，而且还会造成构件的耐久性降低。为了解决上述问题，施工单位需要对构件表面进行修复处理，但不能从源头上提高混凝土的表观质量。混凝土脱模剂，又被称为混凝土隔离剂，是一种涂覆在模板表面，能产生隔离作用，有效减少混凝土与模板之间的黏附力的材料。脱模剂的使用，可以减少甚至避免混凝土构件的表观缺陷，甚至提高表观质量。
脱模剂的种类繁多，不同类型的脱模剂对混凝土的脱模效果不尽相同。传统的机油、煤油或菜子油作为脱模剂，往往能够达到较好的脱模效果，但极易残留污染混凝土制品表面，对混凝土的后期装饰带来不利影响。水性脱模剂是近年发展起来的一种新型混凝土脱模剂，水性脱模剂的使用不影响制品色泽，脱模性能优异，逐渐发展成为传统油性脱模剂的替代品。水性脱模剂一般采用乳化工艺制备，通过加入适当的表面活性剂在强烈搅拌作用下，将油相分解成微小的液滴，使其均匀地分散在水中形成乳液。但是，由于乳液颗粒具有巨大的比表面积，在热力学上属于不稳定体系，有自动聚结沉降以降低体系自由能的倾向。在水性脱模剂应用过程中，不稳定的乳液颗粒因出现破乳或分层现象而严重影响油滴在模板上的铺展性，进而影响预制构件的脱模效果和表观质量。因此，如何提高水性脱模剂乳液颗粒的稳定性是制备高品质水性脱模剂的技术关键之一。
发明内容
本发明的目的针对现有混凝土水性脱模剂稳定性差的问题，提供一种高稳定性的混凝土水性脱模剂。
本发明提供的混凝土水性脱模剂以长链烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物作为稳定剂。
优选的是，所述长链烷基乙烯基醚为长链烷基的碳链长度在C10～C20的长链烷基乙烯基醚。进一步限定，所述长链烷基乙烯基醚为十八烷基乙烯基醚，十八烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯摩尔比为1：3～5。
本发明脱模剂具体包括如下组分：稳定剂、机油、Span-80、Tween-80、阻锈剂、成膜助剂以及水。其中，所述机油、Span-80和Tween-80的质量比为3～5：1：1～2，机油与水的质量比1：8～10，机油与稳定剂的质量比为100：1～2。所述机油牌号为5W-20、5W-30、5W-40、10W-20、15W-20中的一种或多种混合物。
优选的是，所述阻锈剂为亚硝酸钙或苯甲酸钠，其用量为机油质量的0.1～1％。所述成膜助剂为羧甲基纤维素钠或丙二醇，其用量为机油质量的0.5～1％。
上述混凝土水性脱模剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、制备稳定剂：将长链烷基乙烯基醚和甲基丙烯酸十八烷基酯混合，加入引发剂，恒温在60～80℃，共聚反应6～8h，得到共聚物乳液，即为稳定剂；其中，引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈或偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或两种混合物，引发剂用量为甲基丙烯酸十八烷基酯质量的1～3％；
步骤S2、制备机油乳化液：将机油、Span-80、Tween-80和步骤S1得到的稳定剂相互混合，剪切分散60min，剪切速度3000～3500r/min，然后加入水，得到机油乳化液，机油乳化液颗粒粒径为200～300nm；机油、Span-80和Tween-80的质量比为3～5：1：1～2，所述机油与水的质量比1：8～10；所述机油与稳定剂的质量比为100：1～2；
步骤S3、向步骤S2得到的机油乳化液中加入阻锈剂和成膜助剂，搅拌均匀即得到混凝土水性脱模剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的混凝土水性脱模剂以长链烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物作为稳定剂，含有该稳定剂的脱模剂储存稳定性良好，高温或低温环境长时间存储，不会出现分层或絮凝现象。
(2)本发明的高稳定性混凝土水性脱模剂能够明显减少混凝土蜂窝麻面现象，提高混凝土表观质量。
(3)制备混凝土水性脱模剂的方法操作简单，工艺步骤可控。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
一、混凝土水性脱模剂制备方法实施例
实施例1
一种混凝土水性脱模剂的制备方法，详细步骤如下：
(1)乳液稳定剂的制备：称取50.0g十八烷基乙烯基醚和171.3g甲基丙烯酸十八烷基酯混合均匀，加入1.71g过氧化苯甲酰，在油浴温度60℃条件下反应8h，得到十八烷基乙烯醚与甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物乳液，即为稳定剂。
(2)机油乳化液的制备：称取95.0g机油(牌号5W-20)、19.28g Span-80、22.15gTween-80和1.9g步骤(1)制备的稳定剂，将四者混合，进行剪切分散60min，剪切速度3000r/min，然后加入950g水，得到机油乳化液，机油乳化液的颗粒粒径为200～300nm。
(3)向步骤(2)得到的机油乳化液中加入0.95g亚硝酸钙和0.57g丙二醇，搅拌均匀即得到高稳定型混凝土水性脱模剂。
实施例2
一种混凝土水性脱模剂的制备方法，详细步骤如下：
(1)乳液稳定剂的制备：称取30.0g十八烷基乙烯基醚和171.3g甲基丙烯酸十八烷基酯混合均匀，加入过氧化苯甲酰与偶氮二异丁腈等质量混合的混合物5.13g，在油浴温度80℃条件下反应6h，得到十八烷基乙烯醚与甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物乳液，即为稳定剂。
(2)机油乳化液的制备：称取58.0g机油(牌号10W-20)、19.3g Span-80、19.3gTween-80和0.58g步骤(1)制备的稳定剂，将四者混合，进行剪切分散60min，剪切速度3500r/min，然后加入464g水，得到机油乳化液，机油乳化液的颗粒粒径为250～300nm。
(3)向步骤(2)得到的机油乳化液中加入0.12g苯甲酸钠和0.58g羧甲基纤维素钠，搅拌均匀，即得到高稳定型混凝土水性脱模剂。
实施例3
一种混凝土水性脱模剂的制备方法，详细步骤如下：
(1)乳液稳定剂的制备：称取21.2g十二烷基乙烯基醚和170.0g甲基丙烯酸十八烷基酯混合均匀，加入5.1g偶氮二异丁酸二甲酯，在油浴温度80℃条件下反应8h，得到十二烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物乳液，即为稳定剂。
(2)机油乳化液的制备：称取58.0g机油(牌号10W-20与15W-20等质量混合的混合机油)、19.3g Span-80、19.3g Tween-80和1.2g步骤(1)制备的稳定剂，将四者混合，进行剪切分散60min，剪切速度3000r/min，然后加入464g水，得到机油乳化液，机油乳化液的颗粒粒径为200～250nm。
(3)向步骤(2)得到的机油乳化液中加入0.12g苯甲酸钠和0.58g羧甲基纤维素钠，搅拌均匀，即得到高稳定型混凝土水性脱模剂。
二、水性脱模剂的稳定性测试
将3个实施例制备的水性脱模剂分别进行稳定性测试。
(1)在室温下取50mL水性脱模剂置于试管中，静置24h，观察脱模剂是否产生沉淀及分层现象。实验显示，3个实施例的脱模剂均无沉淀产生，且无分层现象。
(2)在3个100mL量筒中分别加入50mL实施例1、2、3制备的水性脱模剂，放在70℃的恒温干燥箱5h，5h后观察脱模剂的状态，研究者观察到3个实施例的脱模剂均无分层现象，且无相变；然后将样品冷却到室温放置2h，再置于-10℃的冰箱中放置24h，然后取出室温静置1h，观察3个脱模剂样品是否出现分层现象。同时，采用市场购置的脱模剂按照相同的方法作对比试验(对比例)。测试结果见表1，可以观察到3个脱模剂样品依然无分层现象，而市场购置的脱模剂出现少量漂油。因此，本发明制备的水性脱模剂稳定性好，在高温或低温环境下，长时间存储也不会出现分层或絮凝现象，其稳定性明显优于市场购置的脱模剂。
三、水性脱模剂的脱模性能测试
根据建材行业标准JC/T 949-2005《混凝土制品用脱模剂》测定方法，将实施例1-3制备的水性脱模剂喷涂在钢试模表面，用量为60～80m2/L(每1升脱模剂喷涂60～80m2，根据钢板表面吸附情况用量有所波动)，混凝土成型后养护24h脱模，观察脱模效果。同时，采用市场购置的脱模剂按照相同的方法作对比试验(对比例)。测试结果见表1，可以看出，实施例1-3制备的水性脱模剂均能够顺利脱模，混凝土完整无损，表面光滑无气泡，无蜂窝麻面，且不会对模板产生锈蚀。而市场购置的脱模剂脱模后，混凝土表面有些粗糙，气泡稍多，明显看出有蜂窝麻面现象，且模板上出现锈蚀现象。由此可知，本发明的水性脱模剂的脱模性能明显优于现有市面上的脱模剂，能够明显减少甚至避免混凝土蜂窝麻面现象，提高混凝土表观质量。
表1、脱模剂应用效果对比
样品 储存稳定性 模板锈蚀性 脱模效果
实施例1 稳定 不锈蚀 混凝土表面无气泡
实施例2 稳定 不锈蚀 混凝土表面无气泡
实施例3 稳定 不锈蚀 混凝土表面无气泡
对比例 少量漂油 锈蚀 混凝土表面气泡稍多
综上所述，本发明以长链烷基乙烯醚与甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物作为稳定剂制备出混凝土水性脱模剂。该稳定剂分子结构中含有长链烷基结构，稳定剂吸附在机油乳化液的颗粒表面，产生空间位阻作用，起到分散颗粒，防止乳液颗粒聚结沉降，得到高稳定性的混凝土水性脱模剂。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种混凝土水性脱模剂，其特征在于，包括如下组分：稳定剂、机油、Span-80、Tween-80、阻锈剂、成膜助剂以及水；所述稳定剂是长链烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物；所述阻锈剂为亚硝酸钙或苯甲酸钠，其用量为机油质量的0.1～1％；所述成膜助剂为羧甲基纤维素钠或丙二醇，其用量为机油质量的0.5～1％。
2.如权利要求1所述的混凝土水性脱模剂，其特征在于，所述长链烷基乙烯基醚为长链烷基的碳链长度在C10～C20的长链烷基乙烯基醚。
3.如权利要求2所述的混凝土水性脱模剂，其特征在于，所述长链烷基乙烯基醚为十八烷基乙烯基醚，十八烷基乙烯基醚与甲基丙烯酸十八烷基酯的摩尔比为1：3～5。
4.如权利要求3所述的混凝土水性脱模剂，其特征在于，所述机油、Span-80和Tween-80的质量比为3～5：1：1～2，机油与水的质量比1：8～10，机油与稳定剂的质量比为100：1～2。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的混凝土水性脱模剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备稳定剂：将长链烷基乙烯基醚和甲基丙烯酸十八烷基酯混合，加入引发剂，恒温在60～80℃，共聚反应6～8h，得到共聚物乳液，即为稳定剂；
S2、制备机油乳化液：将机油、Span-80、Tween-80和步骤S1得到的稳定剂相互混合，剪切分散60min，然后加入水，得到机油乳化液；
S3、向步骤S2得到的机油乳化液中加入阻锈剂和成膜助剂，搅拌均匀，即得到混凝土水性脱模剂。
6.如权利要求5所述的混凝土水性脱模剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或两种的混合物，引发剂用量为甲基丙烯酸十八烷基酯质量的1～3％。
7.如权利要求5所述的混凝土水性脱模剂的制备方法，其特征在于，所述机油乳化液的粒径为200～300nm。
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