CN110255962B

CN110255962B - 一种憎水性化合孔栓物乳液及其制备方法

Info

Publication number: CN110255962B
Application number: CN201910361680.2A
Authority: CN
Inventors: 张超灿; 阮家浩
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2039-04-30
Also published as: CN110255962A

Abstract

本发明涉及了一种憎水性化合孔栓物乳液及其制备方法，原料主要包括硬化油、乳化剂、氨水、消泡抑泡剂甲基高含氧硅油‑丙烯酸异辛酯加成物和水；其技术特征在于氨化温度选择了在60~70℃三相点温度以下，该温度下长链脂肪酸可以直接氨化形成长链脂肪酸盐乳液，不需要经过溶解析出过程；同时使用甲基高含氧硅油‑丙烯酸异辛酯加成物作消泡抑泡剂，减少了长链脂肪酸盐的析出，而且还消除了体系中存在的大量的气泡，避免了乳液因为气泡凝固的问题。本发明的憎水性化合孔栓物乳液粘度低，高低温下可长期保存，同时一定的添加量能显著降低混凝土的吸水率和电通量，提高混凝土的使用寿命。

Description

一种憎水性化合孔栓物乳液及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土防水剂的制备技术领域，具体涉及一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法。

背景技术

憎水性化合孔栓物乳液是一种复合型化学建材，大量的工程实践证明，在混凝土中掺入适量的憎水性化合孔栓物乳液，可以改善混凝土的性能，降低混凝土的吸水率和电通量，提高混凝土的使用寿命。在憎水性化合孔栓物中，通常分为脂肪酸盐、有机硅类和可再生聚合物粉末三个系列，其中饱和脂肪酸甘油酸酯是应用非常广泛的一类。然而，饱和脂肪酸甘油酸酯它能以任意比例分散于中性碱性水性体系中，能有效降低水性体系中液体的表面张力，所以极易起泡。一般饱和脂肪酸甘油酸酯类乳液制备方法是高温下强机械搅拌乳化成乳液，并且体系因为高温会产生一个溶解析出过程以及强机械搅拌乳化会形成大量微小的气泡，这些气泡在常温下凝固呈现刚性气泡特性，导致乳液在室温下极容易凝胶，因此憎水性化合孔栓物乳液消泡抑泡问题，成为了制备憎水性化合孔栓物乳液过程中的难点。由于长链脂肪酸亲水性很强，常温下呈现固态，现有解决办法是采用有机硅类消泡剂，然而有机硅类消泡剂对于体系大泡的消泡效果很好，对于微小的气泡消泡效果却很差。

发明内容

本发明根据上述现有技术存在的问题，提出了一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，氨化温度选择了在60～70℃三相点温度以下，该温度下长链脂肪酸可以直接氨化形成长链脂肪酸盐乳液，不需要经过溶解析出过程，同时使用甲基高含氧硅油-丙烯酸异辛酯加成物作消泡抑泡剂，减少了长链脂肪酸盐的析出，而且还消除了体系中存在的大量的气泡，避免了乳液因为气泡凝固的问题。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种憎水性化合孔栓物乳液，其原料主要包括硬化油、乳化剂、氨水、消泡抑泡剂甲基高含氧硅油-丙烯酸异辛酯加成物和水，按质量百分比计，硬化油10～15wt％，乳化剂0.5～2wt％，氨水15～25wt％，消泡抑泡剂0.1～0.2wt％，余量为水。

按上述方案，所述的硬化油主要成分为质量分数20％～40％的十八碳烷酸和质量分数30％～50％的十六碳烷酸，余量为十四碳、十二碳等低碳烷酸。

按上述方案，所述乳化剂为粘度50mPa·s的蓖麻油聚氧乙烯醚，HLB值为13。

按上述方案，所述的氨水质量浓度为15％～25％。

按上述方案，所述消泡抑泡剂是以甲基高含氧硅油和丙烯酸异辛酯为主要原料，以甲苯为溶剂，以氯铂为催化剂，通过酯交换法将丙烯酸异辛酯基团引入到有机硅链段中制得而成的加成物；其中，甲基高含氧硅油和丙烯酸异辛酯摩尔比为1:1～1:2。

进一步地，甲苯的添加量相对于甲基高含氧硅油和丙烯酸异辛酯的总体积，大致在其1.5～3倍范围内。

进一步地，酯交换法的反应条件是常压、180～200℃温度下进行，反应时间为3～5h。

本发明还提供一种上述憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，主要步骤如下：

按上述各原料的配比，将硬化油置于三口烧瓶中加热溶解后，加入水在85～95℃下快速搅拌分散0.5～1.5h；然后，再加入氨水、乳化剂和消泡抑泡剂在60～70℃中速搅拌氨化2.5～3.5h；最后，慢速搅拌降温至室温，得到憎水性化合孔栓物乳液。

按上述方案，氨水分两部分加入，一部分随着加入水的同时加入几滴氨水(该部分氨水用量小于氨水总质量的1％)，另一部分和乳化剂、消泡抑泡剂一起加入。

按上述方案，硬化油加热至90℃温度下溶解，加热时间为10min。

按上述方案，快速搅拌的速度范围为900～1200r/min，中速搅拌的速度范围为600～900r/min，慢速搅拌的速度范围为300～600r/min。

上述方法所得憎水性化合孔栓物乳液的pH范围为10～12。

与现有技术相比，本发明主要的技术特征在于氨化温度选择了在三相点温度以下(60～70℃)，该温度下长链脂肪酸可以直接氨化形成长链脂肪酸盐乳液，不需要经过溶解析出过程，同时使用甲基高含氧硅油-丙烯酸异辛酯加成物作消泡抑泡剂，减少了长链脂肪酸盐的析出，而且还消除了体系中存在的大量的气泡，避免了乳液因为气泡凝固的问题。本发明的憎水性化合孔栓物乳液粘度低，高低温下可长期保存，同时一定的添加量能显著降低混凝土的吸水率和电通量，提高混凝土的使用寿命。具体有益效果如下：

1.本发明采用氨化温度为60～70℃三相点温度以下，在该温度下长链脂肪酸可以直接氨化形成长链脂肪酸盐乳液，避免了乳液析出导致团聚，有效地降低了乳液的粘度；高于这个三相点温度，体系会经历一个溶解析出的过程，导致乳液凝固。本发明所制备的憎水性化合孔栓物乳液在5℃粘度为10～17mPa·s。

2.本发明所述憎水性化合孔栓物乳液所使用的消泡抑泡剂是甲基高含氧硅油-丙烯酸异辛酯的加成物，这种消泡抑泡剂本身起泡性低，不仅可以很好地抑制水性化合孔栓物乳液体系在高温和强机械搅拌条件下大泡地产生，而且还能有效地破坏体系中泡沫的刚性结构，减弱泡壁的强相互作用力，提高消泡抑泡效果，避免乳液常温下凝固。本发明所制备的憎水性化合孔栓物乳液在高低温下可长期贮存，5℃环境下可保持稳定不分层不低于180天。

3.本发明所述的憎水性化合孔栓物乳液可以显著增强混凝土的性能。与添加了有机硅类消泡剂、不添加消泡剂制备的混凝土相比，加入了本发明所述憎水性化合孔栓物乳液0.2wt％的混凝土，吸水率从1.12％、1.56％降低到0.95％以下，电通量从852C、1121C降低到800C以下。

附图说明

图1为添加本发明实施例1-4憎水性乳液与添加有机硅类消泡剂、不添加消泡剂(即空白)的混凝土28d吸水率对比图。

图2为添加本发明实施例1-4憎水性乳液与添加有机硅类消泡剂、不添加消泡剂即空白)的混凝土28d电通量对比图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中，所述的硬化油为印尼杜库达公司生产的工业级硬化油；所述乳化剂为50mPa·s的蓖麻油聚氧乙烯醚，HLB值为13，考察其1％浓度的水溶液的pH为6～8。

所述消泡抑泡剂甲基高含氧硅油-丙烯酸异辛酯加成物的制备方法如下：以甲基高含氧硅油和丙烯酸异辛酯为主要原料，以甲苯为溶剂，以氯铂为催化剂，在常压、190℃温度下反应4h，制得甲基高含氧硅油-丙烯酸异辛酯加成物；其中，甲基高含氧硅油和丙烯酸异辛酯摩尔比为1:1.5，甲苯的添加量为甲基高含氧硅油和丙烯酸异辛酯的总体积的2倍。

实施例1

一种憎水性化合孔栓物乳液，其组成和配比分别为：硬化油10wt％，氨水15wt％，消泡抑泡剂0.1wt％，乳化剂1wt％，余量为水；其中，所述的氨水质量浓度为15％。

本实施例所提供憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，具体步骤如下：将60g硬化油置于三口烧瓶中加热至90℃温度下溶解，加热时间为10min，溶解后，加入几滴氨水和443.4g水，然后在90℃下快速1100r/min搅拌分散1h；然后，再加入剩余的90g氨水、6g乳化剂和0.6g消泡抑泡剂在65℃以中速750r/min搅拌氨化3h；最后，慢速450r/min搅拌降温至室温，得到憎水性化合孔栓物乳液。

实施例2

一种憎水性化合孔栓物乳液，其组成和配比分别为：硬化油11wt％，氨水18wt％，消泡抑泡剂0.15wt％，乳化剂1.3wt％，余量为水；其中，所述的氨水质量浓度为18％。

本实施例所提供憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，具体步骤如下：将66g硬化油置于三口烧瓶中加热至90℃温度下溶解，加热时间为10min，溶解后，加入几滴氨水和417.3g水，然后在90℃下快速1200r/min搅拌分散1h；然后，再加入剩余的108g氨水、7.8g乳化剂和0.9g消泡抑泡剂在60℃、中速900r/min搅拌氨化3h；最后，慢速300r/min搅拌降温至室温，得到憎水性化合孔栓物乳液。

实施例3

一种憎水性化合孔栓物乳液，其组成和配比分别为：硬化油13wt％，氨水22wt％，消泡抑泡剂0.3wt％，乳化剂1.7wt％，余量为水；其中，所述的氨水质量浓度为22％。

本实施例所提供憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，具体步骤如下：将78g硬化油置于三口烧瓶中加热至90℃温度下溶解，加热时间为10min，溶解后，加入几滴氨水和378g水，然后在90℃下快速900r/min搅拌分散1h；然后，再加入剩余的132g氨水、10.2g乳化剂和1.8g消泡抑泡剂在65℃中速600r/min搅拌氨化3h；最后，慢速400r/min搅拌降温至室温，得到憎水性化合孔栓物乳液。

实施例4

一种憎水性化合孔栓物乳液，其组成和配比分别为：硬化油15wt％，氨水25wt％，消泡抑泡剂0.5wt％，乳化剂2wt％，余量为水；其中，所述的氨水质量浓度为25％。

本实施例所提供憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，具体步骤如下：将90g硬化油置于三口烧瓶中加热至90℃温度下溶解，加热时间为10min，溶解后，加入几滴氨水和345g水，然后在90℃下快速1100r/min搅拌分散1h；然后，再加入剩余的150g氨水、12g乳化剂和3g消泡抑泡剂在70℃中速800r/min搅拌氨化3h；最后，慢速600r/min搅拌降温至室温，得到憎水性化合孔栓物乳液。

实施例1-4制备的憎水性化合孔栓物乳液的pH均在10～12之间，稳定性与粘度如下表1所示。根据表1的数据，5℃环境下的稳定性达到180天以上，乳液粘度在10～17mPa·s，由于高温下乳液泛蓝光现象，粘度更小，稳定性更好，通常稳定性达到1年以上。

表1

将实施例1-4制备的憎水性化合孔栓物乳液分别用于混凝土中进行性能测试，并在相同条件下，以有机硅类消泡剂用于混凝土中进行对比(标记为对比例)，同时以空白混凝土进行对比(标记为空白)。具体性能测试方法按《普通混凝土力学性能试验方法》(GB50081)的要求进行。混凝土原料配比(kg/m³)如下表2所示。混凝土的性能测试结果如表3所示，其中憎水性化合孔栓物乳液或者机硅类消泡剂均为混凝土原料的0.2wt％，混凝土试件均为150mm×150mm×150mm。

表2混凝土原料配比(kg/m³)

表3

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于主要步骤如下：

1）原料主要包括硬化油、乳化剂、氨水、消泡抑泡剂甲基高含氢硅油-丙烯酸异辛酯加成物和水，按质量百分比计，硬化油10~15wt%，乳化剂0.5~2wt%，氨水15~25wt%，消泡抑泡剂0.1~0.2 wt%，余量为水；

2）按步骤1）中各原料的质量百分比，将硬化油加热溶解后，加入水在85~95℃下快速搅拌分散0.5~1.5h；然后，再加入氨水、乳化剂和消泡抑泡剂在60~70℃中速搅拌氨化2.5~3.5h；最后，慢速搅拌降温至室温，得到憎水性化合孔栓物乳液。

2.根据权利要求1所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于所述乳化剂为粘度50mPa·s的蓖麻油聚氧乙烯醚，HLB值为13。

3.根据权利要求1所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于所述的氨水质量浓度为15%~25%。

4.根据权利要求1所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于所述的硬化油主要成分为质量分数20%～40%的十八碳烷酸和质量分数30%～50%的十六碳烷酸，余量为低碳烷酸。

5.根据权利要求1所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于所述消泡抑泡剂是以甲基高含氢硅油和丙烯酸异辛酯为主要原料，以甲苯为溶剂，以氯铂为催化剂，通过酯交换法将丙烯酸异辛酯基团引入到有机硅链段中制得而成的加成物。

6.根据权利要求5所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于所述甲基高含氢硅油和丙烯酸异辛酯摩尔比为1:1~1:2。

7.根据权利要求5所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于酯交换法的反应条件是常压、180~200℃温度下进行，反应时间为3~5h。

8.根据权利要求1所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于硬化油加热至85~95℃温度下溶解，加热时间为5~15min；快速搅拌的速度范围为900~1200r/min，中速搅拌的速度范围为600~900r/min，慢速搅拌的速度范围为300~600r/min。

9.根据权利要求1所述的一种憎水性化合孔栓物乳液的制备方法，其特征在于所得憎水性化合孔栓物乳液的pH范围为10~12。