CN112342028B - 盾构分散剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构分散剂及其制备方法和应用。该盾构分散剂由包括如下质量百分比的原料制备而成：2％～8％螯合剂1、1％～5％螯合剂2、1.5％～8％螯合剂3、0.2％～8％阴离子表面活性剂、1％～4％两性表面活性剂、5％～8％陶瓷分散剂、1％～3％渗透剂、水55％～80％；所述螯合剂1选自柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖酸和聚丙烯酸中的至少一种；所述螯合剂2选自乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二钠中的至少一种；所述螯合剂3选自三聚磷酸钠、焦磷酸钠、和六偏磷酸钠中的至少一种。该盾构分散剂非常环保，且具有很好的润湿性、渗透性、分散性、抗低温性，可以有效缓解盾构刀盘“结饼”的现象，同时腐蚀性低，不会对设备造成损坏。

Description

盾构分散剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种盾构分散剂及其制备方法和应用。

背景技术

盾构施工时常出现黏土结泥饼的问题，结泥饼是指当土体粘性大和流动性差时，在高温和高压下失水固结在刀盘或土压力仓结成的饼状硬块的现象。若是闭塞严重，结饼的范围不断扩大至整个刀盘、压力舱，形成巨型泥饼，使得盾构施工无法进行。

盾构分散剂是一种渣土改良剂，其广泛应用于黏粒含量较高，渣土黏结性、黏着性强的渣土改良中。在盾构施工时使用盾构分散剂是一种十分有效的措施，通过渗透和分散作用，盾构分散剂分子迅速地进入土体内部，将大块的土体快速分散或分离，快速实现强力剥离和清除粘泥胶团的目的，使得钻头或管道内表面保持清洁，施工顺利进行。

当前，国内外针对盾构分散剂的相关研究成果并不多，且现有盾构分散剂产品虽然分散能力强，分散效果好并具有一定的市场占有率，但该类产品通常对盾构刀盘具有较大腐蚀性，容易损坏设备。即，现有盾构分散剂很难同时兼具优异的分散性和低腐蚀性。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种具有很好的润湿性、渗透性、分散性、抗低温性，可以有效缓解盾构刀盘“结饼”的现象，同时腐蚀性低，不会对设备造成损坏的环保型盾构分散剂。

技术方案如下：

一种盾构分散剂，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

所述螯合剂1选自柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖酸和聚丙烯酸中的至少一种；

所述螯合剂2选自乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二钠中的至少一种；

所述螯合剂3选自三聚磷酸钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述的盾构分散剂，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

在其中一个实施例中，所述螯合剂1为柠檬酸钠，所述柠檬酸钠的加入量为2％～8％。

在其中一个实施例中，所述螯合剂2为乙二胺四乙酸，所述乙二胺四乙酸的加入量为2％～3％。

在其中一个实施例中，所述螯合剂3由三聚磷酸钠和焦磷酸钠按质量比0.25:1-1.5:1复配而成。

在其中一个实施例中，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵和十二烷基苯磺酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述阴离子表面活性剂由十二烷基硫酸钠和α-烯烃磺酸钠按质量比0.5:1-20:1复配而成。

在其中一个实施例中，所述两性表面活性剂选自十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、椰油酰胺丙基甜菜碱和咪唑啉中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述陶瓷分散剂选自聚丙烯酸钠分散剂、聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物和磺化聚苯胺中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述渗透剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚和顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐中的至少一种。

在其中一个实施例中，以质量百分比计，其制备原料还包括无机盐促渗剂0.5％～3％。

在其中一个实施例中，所述无机盐促渗剂选自氯化钠、硫酸钠、氯化钙和氯化钾中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述的盾构分散剂由包括如下质量百分比的原料制备而成：

本发明还提供一种上述的盾构分散剂的制备方法，包括以下步骤：

将所述的螯合剂1、螯合剂2、螯合剂3、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、陶瓷分散剂、渗透剂和水混合。

本发明还提供上述的盾构分散剂的在渣土分散或黏土分散中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的盾构分散剂，其配方中包括特定质量百分比的螯合剂1、螯合剂2、螯合剂3、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、陶瓷分散剂、渗透剂和水。其中，水作为分散介质和溶剂；螯合剂1～3具有很强的溶解性、分散性、抗低温性以及对金属离子具有很好的络合作用，可消除或削弱土粒之间的粘结性；并且非常温和，几乎没有腐蚀性；进一步地，不同的螯合剂相互配合使用，可增溶，同时对地质变化的适应性更强，即使土壤和金属离子发生了变化，依然可以发挥络合作用，消除或削弱土粒之间的粘结性。表面活性剂(包括阴离子和两性活性剂)具有优异的发泡性、分散性、润湿性和抗低温性，低腐蚀性。当表面活性剂发泡时，对土体起润滑作用，降低土层之间，以及土层和盾构刀盘之间的界面作用；当表面活性剂消泡或未发泡时，也可对土体表面起润湿作用，增加水膜的厚度，增大土粒间的距离，使土粒的黏结力愈来愈弱，分散性越来越好；进一步地，两性表面活性剂的使用，有利于溶解各原料，同时降低阴离子表面活性剂的使用量，以及降低腐蚀性。与此同时，配合使用陶瓷分散剂，进一步增强盾构分散剂的分散能力。而配合使用渗透剂，则可促进螯合剂、表面活性剂、陶瓷分散剂和水渗进土壤发挥作用。

即，通过各原料的协同作用，本发明得到了一种具有很好的润湿性、渗透性、分散性、抗低温性的环保型盾构分散剂，可以有效减少黏土颗粒之间摩擦力，软化开挖土体，改善土体的塑性流动性，进而缓解盾构刀盘“结饼”现象，同时腐蚀性低，不会对设备造成损坏，能确保盾构施工顺利进行，解决了常规盾构分散剂难以兼具优异分散性和低腐蚀性的问题。

进一步地，本发明的盾构分散剂对各类粉质黏土、粘质黏土和黏土等地层的渣土改良都有很好的效果，可应用于不同土质的盾构施工；并且，配方组分无毒或低毒，生物可降解，绿色环保，对土质、地下水无污染，对盾构机相关金属部件也无腐蚀，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是同等体积大小的同样的黏土在水、铁箭泡沫剂、实施例1中的盾构分散剂、以及益隧通分散剂中的分散效果图片；

图2是铁钉浸泡在水、铁箭泡沫剂、实施例1中的盾构分散剂、以及益隧通分散剂中的腐蚀性效果图片。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

盾构分散剂是一种渣土改良剂，其广泛应用于黏粒含量较高，渣土黏结性、黏着性强的渣土改良中。当前，国内外针对相关产品研究成果并不多，现有盾构分散剂产品分散能力强，具有一定市场占有率，但对盾构刀盘具有较大腐蚀性。

针对这种情况，本发明在发明人在付出大量的创造性劳动之后发现，完全干燥和分散的土粒彼此间在常压下不具备黏结力，加入少量水后显出黏结性，由于水膜的黏结作用，当水分连续在土粒接触点处出现触点水弯月面时，黏结力达最大值，此后随含水量增加水膜加厚，土粒间的距离不断增大，黏结力愈来愈弱。完全干燥和分散的土粒彼此间在常压下不具备黏结力，加入少量水后显出黏结性，当水分连续在土粒接触点处出现触点水弯月面时，黏结力达最大值，此后随含水量增加，水膜加厚，土粒间的距离不断增大，黏结力愈来愈弱，分散性增强。由于土壤本身就是湿润的，加上盾构施工时必须加水，因此，可通过增大水膜的厚度来提高渣土粒子的分散性，使盾构施工顺利进行。此外，土壤中含有许多金属离子，在金属离子(如Ca²⁺、Mg²⁺和Fe²⁺等)的作用下，土粒之间的粘结性变强。而且在实际操作中，随着地层土壤的变化，土壤中的金属离子成分也在变化，粘结作用也有所区别，普通的盾构分散剂功能单一，无法适用于不同地质的盾构施工。

针对上述问题，发明人提供了具有很好的润湿性、渗透性、分散性、抗低温性、腐蚀性低的盾构分散剂。

技术方案如下：

一种盾构分散剂，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

所述螯合剂1选自柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖酸和聚丙烯酸中的至少一种；

所述螯合剂2选自乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二钠中的至少一种；

所述螯合剂3选自三聚磷酸钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的至少一种。

螯合剂1～3具有很强的溶解性、分散性、抗低温性以及对金属离子具有很好的络合作用，可消除或削弱土粒之间的粘结性；并且非常温和，几乎没有腐蚀性；进一步地，不同的螯合剂相互配合使用，对地质变化的适应性更强，即使土壤和金属离子发生了变化，依然可以发挥络合作用，消除或削弱土粒之间的粘结性。表面活性剂(包括阴离子和两性活性剂)具有优异的发泡性、分散性、润湿性和抗低温性，低腐蚀性。当表面活性剂发泡时，对土体起润滑作用，降低土层之间，以及土层和盾构刀盘之间的界面作用；当表面活性剂消泡或未发泡时，也可对土体表面起润湿作用，增加水膜的厚度，增大土粒间的距离，使土粒的黏结力愈来愈弱，分散性越来越好；进一步地，两性表面活性剂的使用，有利于溶解各原料，同时降低阴离子表面活性剂的使用量，以及降低腐蚀性。与此同时，配合使用陶瓷分散剂，进一步增强盾构分散剂的分散能力。而配合使用渗透剂，则可促进螯合剂、表面活性剂、陶瓷分散剂和水渗进土壤发挥作用。

即，本发明提供的盾构分散剂具有很好的润湿性、渗透性、分散性、抗低温性，可以有效减少黏土颗粒之间摩擦力，软化开挖土体，改善土体的塑性流动性，进而缓解盾构刀盘“结饼”现象，同时腐蚀性低，不会对设备造成损坏，能确保盾构施工顺利进行，解决了常规盾构分散剂难以兼具优异分散性和低腐蚀性的问题。

进一步地，本发明的盾构分散剂对各类粉质黏土、粘质黏土和黏土等地层的渣土改良都有很好的效果，可应用于不同土质的盾构施工；并且，配方组分无毒或低毒，生物可降解，绿色环保，对土质、地下水无污染，对盾构机相关金属部件也无腐蚀，具有广阔的应用前景。

在其中一个实施例中，所述的盾构分散剂由包括如下质量百分比的原料制备而成：

在其中一个实施例中，所述螯合剂1为柠檬酸钠，所述柠檬酸钠的加入量为2％～8％。柠檬酸钠对Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺等金属离子具有良好的络合能力；具有极好的溶解性能，并且溶解性随水温升高而增加；还具有良好的pH调节及缓冲性能；以及具有优良的缓凝性能及稳定性能。另外安全可靠，对人类健康，不会产生危害；对盾构刀盘腐蚀性小。

在其中一个实施例中，所述螯合剂2为乙二胺四乙酸，所述乙二胺四乙酸的加入量为2％～3％。乙二胺四乙酸能与Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺等二价金属离子结合。

在其中一个较为优选的实施例中，所述螯合剂3由三聚磷酸钠和焦磷酸钠按质量比0.3:1-1.5:1复配而成。这样制备得到的盾构分散剂的防腐蚀性、抗氧化性、对部分黏土分散能力更强。

阴离子表面活性剂有良好的溶解性，分散性，优异的去污、起泡和乳化性能；并且对刀盘的腐蚀性小，不易损坏设备；较为温和，对使用者来说比较安全。

在其中一个实施例中，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵和十二烷基苯磺酸中的至少一种。

优选地，所述的阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠和α-烯烃磺酸钠。更为优选地，所述阴离子表面活性剂由十二烷基硫酸钠和α-烯烃磺酸钠按质量比0.5:1-20:1复配而成，这样的阴离子表面活性剂可以与螯合剂、陶瓷分散剂、渗透剂和促渗剂配合作用更强，在兼顾高分散能力和低腐蚀性的同时，由于原料易得，价格低廉，还可以降低生产成本。

两性表面活性剂的分子中同时含有阴、阳两种离子基，是改良型和平衡型的两性表面活性剂。其性质温和，有优异的溶解性，分散性，以及优异的去污、起泡和乳化性能，良好的生物降解性；并且对刀盘的腐蚀性小，不易损坏设备；毒性也极低、对皮肤和眼睛的刺激性极小，对使用者来说非常安全。

在本发明中，两性表面活性剂的使用，除了对土体起润滑作用，还有利于溶解各原料，同时降低阴离子表面活性剂的使用量，以及降低腐蚀性。

在其中一个实施例中，所述两性表面活性剂选自十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、椰油酰胺丙基甜菜碱和咪唑啉中的至少一种。其中，咪唑啉具有突出的溶解性，若是体系中阴离子活性剂和无机盐促渗剂的加入量比较多，咪唑啉可以发挥很强的增溶作用，制备的产品更加均匀，分散效果更好。

在其中一个实施例中，所述陶瓷分散剂选自聚丙烯酸钠分散剂、聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物和磺化聚苯胺中的至少一种。例如，可选自陶瓷分散剂9305、陶瓷分散剂9301或陶瓷分散剂5001。

在其中一个实施例中，所述渗透剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚和顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐中的至少一种。

在其中一个实施例中，以质量百分比计，其制备原料还包括0.5％～3％无机盐促渗剂。无机盐促渗剂可以和渗透剂协同作用，进一步促进螯合剂、表面活性剂和水渗入土层，发挥作用。优选地，包括1％～3％的无机盐促渗剂。

在其中一个实施例中，所述无机盐促渗剂选自氯化钠、硫酸钠、氯化钙和氯化钾中的至少一种。

在其中一个较为优选的实施例中，所述的盾构分散剂由包括如下质量百分比的原料制备而成：

本发明还提供一种上述的盾构分散剂的制备方法，包括以下步骤：

将所述的螯合剂1、螯合剂2、螯合剂3、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、陶瓷分散剂、渗透剂和水混合。

优选地，当有些原料较难溶解，需要采用先溶解后混合的方式才能制备得到均匀、稳定、分散效果好的盾构分散剂，所述的制备方法包括以下步骤：

在60～70℃和搅拌的条件下，将10％～40％的水和螯合剂1～3混合均匀，制备混合物A；

在40～60℃和搅拌的条件下，将25％～45％的水，两性表面活性剂，陶瓷分散剂和渗透剂混合均匀，制备混合物B；

再在搅拌状态下，将所述混合物A和混合物B混合均匀，制备混合物C；

在搅拌状态下，将25％～45％的水和阴离子表面活性剂混合均匀，制备混合物D；

将所述混合物C、D和剩余的水混合均匀。

若是配方中还含有促渗剂，促渗剂与螯合剂一起溶解。

在其中一个较为优选的实施例中，上述的盾构分散剂的制备方法，包括以下步骤：

设定不锈钢搅拌罐1的温度为40～60℃，向搅拌罐1中加入25％～40％的水，边搅拌边加入螯合剂1～3，搅拌至均匀，制备混合物A；

设定不锈钢搅拌罐2的温度40～60℃，向搅拌罐2中加入25％～40％的水，边搅拌边加入两性表面活性剂，陶瓷分散剂和渗透剂，搅拌至均匀，制备混合物B；

将混合物A注入不锈钢搅拌罐2中，制备混合物C；

在不锈钢搅拌罐1中加入25％～40％的水，边搅拌边加入阴离子表面活性剂，混合均匀，制备混合物D；

将剩余的水，以及全部的混合物D注入不锈钢搅拌罐2，持续搅拌0.5～5h和混合物C混匀，完成制备。

本发明还提供了上述的盾构分散剂的在渣土分散或黏土分散中的应用。

优选地，在盾构施工时，本发明的盾构分散剂可按照如下3种方案施用：

(1)可以直接将本发明的盾构分散剂配制成质量百分比为3％～5％的水溶液，直接注入到盾构施工时的掌子面中，用以降低黏土粘度，提高分散性，从而避免出现“结泥饼”现象，保证盾构施工的顺利进行。

(2)当盾构刀盘出现“结泥饼”情况时，直接将本发明的盾构分散剂配制成质量百分比为8％～15％的水溶液注入盾构刀盘前部，配合搅拌可有效剥离泥饼。

(3)本发明的盾构分散剂也可以与盾构发泡剂以任意比例混合，得到的混合物透明性好且无沉降，二者协同改良掌子面处的黏性渣土。

以下为具体实施例部分。

若无特殊说明，所有原料均来源于市售产品。

下述实施例1至6、8和对比例中1至6、8、9陶瓷分散剂为9305，主要成分为聚丙烯酸类化合物；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

实施例1

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂1的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂1：

设定不锈钢搅拌罐1的温度为60℃，向搅拌罐1中加入30％的水，边搅拌边加入柠檬酸钠、乙二胺四乙酸、三聚磷酸钠和焦磷酸钠，搅拌至均匀，制备得到混合物A；

设定不锈钢搅拌罐2的温度50℃，向搅拌罐2中加入30％的水，边搅拌边加入椰油酰胺丙基甜菜碱、陶瓷分散剂和渗透剂，搅拌至均匀，制备得到混合物B；

将混合物A注入不锈钢搅拌罐2中，搅拌均匀，制备得到混合物C；

在不锈钢搅拌罐1中加入30％的水，边搅拌边加入十二烷基硫酸钠和α-烯烃磺酸钠，搅拌均匀，制备得到混合物D；

将剩余10％的水，以及全部的混合物D注入不锈钢搅拌罐2，持续搅拌1.5h，和混合物C混匀，得到盾构分散剂1，该盾构分散剂的理化指标如表1所示。

表1盾构分散剂1性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.08±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	25	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

实施例2

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂1的组成如下：

柠檬酸钠3.7％，乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)2.3％，三聚磷酸钠1.3％，十二烷基硫酸钠(K12)2.4％，α-烯烃磺酸钠(AOS)2.8％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)3％，陶瓷分散剂6％，渗透剂(JFC-2)1.2％，氯化钠2.3％，水75％。

(2)制备盾构分散剂2：

设定不锈钢搅拌罐1的温度为60℃，向搅拌罐1中加入30％的水，边搅拌边加入柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠和氯化钠，搅拌至均匀，制备得到混合物A；

设定不锈钢搅拌罐2的温度50℃，向搅拌罐2中加入30％的水，边搅拌边加入椰油酰胺丙基甜菜碱、陶瓷分散剂和渗透剂，搅拌至均匀，制备得到混合物B；

将混合物A注入不锈钢搅拌罐2中，搅拌均匀，制备得到混合物C；

在不锈钢搅拌罐1中加入30％的水，边搅拌边加入十二烷基硫酸钠和α-烯烃磺酸钠，搅拌均匀，制备得到混合物D；

将剩余10％的水，以及全部的混合物D注入不锈钢搅拌罐2，持续搅拌1.5h，和混合物C混匀，得到盾构分散剂2，该盾构分散剂的理化指标如表2所示。

表2盾构分散剂2性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.06±0.003	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	24.1	GB/T265-88
pH值	6.40	GB/T 11165-2005

实施例3

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，区别在于，省略添加焦磷酸钠，三聚磷酸钠的量为4.5％。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂3的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠4.5％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂3：

删除焦磷酸钠，制备方法与实施例1基本相同，得到盾构分散剂3，该盾构分散剂的理化指标如表1所示。

表1盾构分散剂3性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.07±0.003	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	24.3	GB/T265-88
pH值	6.8	GB/T 11165-2005

实施例4

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，区别在于，省略添加α-烯烃磺酸钠，十二烷基硫酸钠的加入量为2.5％。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂4的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)2.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂4：

删除α-烯烃磺酸钠，制备方法与实施例1基本相同，得到盾构分散剂4，该盾构分散剂的理化指标如表4所示。

表4盾构分散剂4性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.08±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	25	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

实施例5

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，区别在于，阴离子表面活性剂为2.5％的十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂5的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠2.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂5：

将阴离子表面活性剂替换为十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠，制备方法与实施例1基本相同，得到盾构分散剂5，该盾构分散剂的理化指标如表5所示。

表5盾构分散剂5性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.08±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	25	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

实施例6

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂6的组成如下：

柠檬酸钠8％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)4％，α-烯烃磺酸钠(AOS)4％，咪唑啉2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2.5％，水62％，氯化钠3％。

(2)制备盾构分散剂6：

将椰油酰胺丙基甜菜碱替换为咪唑啉，制备方法与实施例2基本相同，最终得到盾构分散剂6，该盾构分散剂的理化指标如表6所示。

表6盾构分散剂6性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.12±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	28	GB/T265-88
pH值	6.90	GB/T 11165-2005

实施例7

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，更换了陶瓷分散剂的种类。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂7的组成如下：

柠檬酸钠8％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂7：

将陶瓷分散剂9305替换为聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物，制备方法与实施例1基本相同，得到盾构分散剂7，该盾构分散剂的理化指标如表7所示。

表7盾构分散剂7性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.072±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	25.3	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

实施例8

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂8的组成如下：

葡萄糖酸2％，乙二胺四乙酸(EDTA)3％，六偏磷酸钠2％，十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠4％，十二烷基二甲基氧化胺2％，陶瓷分散剂5％，渗透剂2％，水80％。

(2)制备盾构分散剂8：

设定不锈钢搅拌罐1的温度为60℃，向搅拌罐1中加入30％的水，边搅拌边加入葡萄糖酸、乙二胺四乙酸、六偏磷酸钠，搅拌至均匀，制备得到混合物A；

设定不锈钢搅拌罐2的温度50℃，向搅拌罐2中加入30％的水，边搅拌边加入十二烷基二甲基氧化胺、陶瓷分散剂和渗透剂，搅拌至均匀，制备得到混合物B；

将混合物A注入不锈钢搅拌罐2中，搅拌均匀，制备得到混合物C；

在不锈钢搅拌罐1中加入30％的水，边搅拌边加入十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠，搅拌均匀，制备得到混合物D；

将剩余10％的水，以及全部的混合物D注入不锈钢搅拌罐2，持续搅拌1.5h，和混合物C混匀，得到盾构分散剂8，该盾构分散剂的理化指标如表8所示。

表8盾构分散剂8性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.04±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	12.3	GB/T265-88
pH值	6.90	GB/T 11165-2005

对比例1

本对比例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，仅使用柠檬酸钠作为螯合剂。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂9的组成如下：

柠檬酸钠11.5％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂9：

在制备混合物A时，删除螯合剂2和3，其余与实施例1基本相同，得到盾构分散剂9，该盾构分散剂的理化指标如表9所示。

表9盾构分散剂9性能参数表

对比例2

本对比例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，仅使用乙二胺四乙酸作为螯合剂。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂10的组成如下：

乙二胺四乙酸11.5％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂10：

在制备混合物A时，删除螯合剂1和3，其余与实施例1基本相同，得到盾构分散剂10，该盾构分散剂的理化指标如表10所示。

表10盾构分散剂10性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.07±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	26	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

对比例3

本对比例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，仅使用三聚磷酸钠和焦磷酸钠作为螯合剂。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂11的组成如下：

三聚磷酸钠6.5％、焦磷酸钠5％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂11：

在制备混合物A时，删除螯合剂1和2，其余与实施例1基本相同，得到盾构分散剂11，该盾构分散剂的理化指标如表11所示。

表11盾构分散剂11性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.07±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	18	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

对比例4

本对比例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，使用磷酸氢二钠作为螯合剂3。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂12的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，磷酸氢二钠4.5％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂16：

在制备混合物A时，采用磷酸氢二钠作为螯合剂3，其余与实施例1基本相同，得到盾构分散剂12，该盾构分散剂的理化指标如表12所示。

表12盾构分散剂12性能参数表

对比例5

本对比例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，省略添加两性表面活性剂。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂13的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)4％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂13：

在制备混合物B时，删除椰油酰胺丙基甜菜碱，其余与实施例1基本相同，得到盾构分散剂13，该盾构分散剂的理化指标如表13所示。

表13盾构分散剂13性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.69±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	23	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

对比例6

本对比例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，省略添加阴离子表面活性剂。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂14的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)4.5％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂14：

与实施例1基本相同，区别在于省略制备混合物D的步骤，将实施例1中制备混合物D的水直接加入到注入不锈钢搅拌罐2中，和混合物C混匀，得到盾构分散剂14，该盾构分散剂的理化指标如表14所示。

表14盾构分散剂14性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.07±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	22	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

对比例7

本对比例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，省略添加陶瓷分散剂，水的含量增加。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂15的组成如下：

柠檬酸钠5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，渗透剂2％，水82％。

(2)制备盾构分散剂15：

在制备混合物B时，删除陶瓷分散剂，其余与实施例1基本相同，得到盾构分散剂15，该盾构分散剂的理化指标如表15所示。

表15盾构分散剂15性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.018±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	8	GB/T265-88
pH值	6.80	GB/T 11165-2005

对比例8

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，区别在于，螯合剂1为磷酸。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂16的组成如下：

马来酸5％，乙二胺四乙酸(EDTA)2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂16：

将柠檬酸钠替换为磷酸，制备方法与实施例1基本相同，得到盾构分散剂16，该盾构分散剂的理化指标如表16所示。

表16盾构分散剂16性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.05±0.005	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	18.5	GB/T265-88
pH值	6.2	GB/T 11165-2005

对比例9

本实施例提供一种盾构分散剂及其制备方法。与实施例1相比，区别在于，螯合剂2为N-羟乙基乙胺三乙酸(HEDTA)。

(1)按质量百分比计，盾构分散剂17的组成如下：

柠檬酸钠5％，N-羟乙基乙胺三乙酸2％，三聚磷酸钠2.5％，焦磷酸钠2％，十二烷基硫酸钠(K12)2％，α-烯烃磺酸钠(AOS)0.5％，椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)2％，陶瓷分散剂8％，渗透剂2％，水74％。

(2)制备盾构分散剂17：

将EDTA替换为N-羟乙基乙胺三乙酸，制备方法与实施例1基本相同，得到盾构分散剂17，该盾构分散剂的理化指标如表17所示。

表17盾构分散剂17性能参数表

指标名称	检测数值	测试方法(或标准)
			外观	淡黄色透明液体	目测
密度(25℃)g/cm<sup>3</sup>	1.09±0.003	GB/T4472-2001
			运动粘度(40℃)mm<sup>2</sup>/s	28.2	GB/T265-88
pH值	6.9	GB/T 11165-2005

对实施例1～8和对比例1～9中的盾构分散剂的腐蚀性和对盾构分散的能力进行检测。评价方法如下：

金属腐蚀性：实验室25℃下，8cm标准铁钉用50％稀释液浸泡24h，烘干后用抹布擦拭，计算质量损失量，不超过1％为优秀产品；大于1％，小于1.5％为合格产品。

粘性土分散能力：实验室25℃下，采用专用分散能力检测装置，将直径1cm，高4cm的高粘陶瓷土泥柱放入装置，将盾构分散剂原液配置10％稀释液(质量比)，高粘陶瓷土泥柱完全分散时间≤30min，为优秀产品；≤40min为良好产品；≤60min为合格产品。

发泡性能：实验室25℃下，将盾构分散剂原液配置成2.5％的稀释溶液(质量比)，称取1000mL该稀释液至5000mL标准量杯中，用50Hz机械搅拌器持续搅拌1min，记录其发泡量。发泡量≥3500mL为优秀产品，发泡量≥3000mL为良好产品；发泡量≥2000mL为合格产品。

结果见表18。

表18

测试对象	腐蚀性	分散性	发泡性
				实施例1	0.91％	19min	3700mL
实施例2	0.73％	28min	4150mL
				实施例3	0.81％	37min	3800mL
实施例4	0.88％	32min	3650mL
				实施例5	0.82％	32min	3800mL
实施例6	1.0％	18min	4050mL
				实施例7	0.88％	28min	3700mL
实施例8	0.66％	50min	3950mL
				对比例1	1.2％	22min	3700mL
对比例2	0.9％	35min	3650mL
				对比例3	0.81％	44min	3600mL
对比例4	0.90％	45min	3600mL
				对比例5	0.81％	31min	3200mL
对比例6	0.82％	35min	3000mL
				对比例7	0.58％	不能完全分散	3450mL
对比例8	1.23％	43min	3700mL
				对比例9	0.85％	68min	3700mL

由表18可知，按照本发明的配方得到的盾构分散剂腐蚀性小，分散性能力强，对渣土改良效果好。

图1是同等体积大小的、同样的黏土在水、铁箭泡沫剂、实施例1中的盾构分散剂、以及市售产品益隧通分散剂中的分散效果图片；从图1中可以看出，黏土在水溶液和10％泡沫溶液中无分散效果，在10％的实施例1的盾构分散剂中中可快速分散，分散物均匀，效果比益隧通分散剂稍差。

图2是铁钉浸泡在水、铁剑泡沫剂、实施例1中的盾构分散剂、以及市售产品益隧通分散剂中的腐蚀性效果图片，从图2中可以看出，铁钉在水溶液中有轻微腐蚀，泡沫剂溶液与铁箭分散剂溶液基本不腐蚀，益隧通分散剂对铁定有严重腐蚀性，在施工过程中存在较大风险。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种盾构分散剂，其特征在于，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

螯合剂1 2%～8%、

螯合剂2 1%～5%、

螯合剂3 1.5%～8%、

阴离子表面活性剂 0.2%～8%、

两性表面活性剂 1%～4%、

陶瓷分散剂 5%～8%、

渗透剂 1%～3%、

水 55%～80%；

所述螯合剂1为柠檬酸钠；

所述螯合剂2为乙二胺四乙酸；

所述螯合剂3为三聚磷酸钠和焦磷酸钠的混合物；

所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠和十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种；

所述两性表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱。

2.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

螯合剂1 2%～5%、

螯合剂2 2%～5%、

螯合剂3 1.5%～8%、

阴离子表面活性剂 0.2%～8%、

两性表面活性剂 2%～4%、

陶瓷分散剂 5%～8%、

渗透剂 1%～3%、

水 58.2%～76.8%。

3.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，所述乙二胺四乙酸的加入量为2%～3%。

4.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，所述螯合剂3由三聚磷酸钠和焦磷酸钠按质量比0.25:1-1.5:1复配而成。

5.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂由十二烷基硫酸钠和α-烯烃磺酸钠按质量比（0.5-20）:1复配而成。

6.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

柠檬酸钠 2%～8%、

乙二胺四乙酸 1%～5%、

三聚磷酸钠 1.5%～3%、

焦磷酸钠 2%～5%、

十二烷基硫酸钠 2%～4%、

α-烯烃磺酸钠 0.2%～4%、

椰油酰胺丙基甜菜碱 2%～4%、

陶瓷分散剂 5%～8%、

渗透剂 1%～3%、

水 55%～80%。

7.根据权利要求1-6任一项所述的盾构分散剂，其特征在于，所述陶瓷分散剂选自聚丙烯酸钠分散剂、聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物和磺化聚苯胺中的至少一种。

8.根据权利要求1-6任一项所述的盾构分散剂，其特征在于，所述渗透剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚和顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐中的至少一种。

9.根据权利要求1-6任一项所述的盾构分散剂，其特征在于，以质量百分比计，其制备原料还包括无机盐促渗剂0.5%～3%。

10.根据权利要求9所述的盾构分散剂，其特征在于，所述无机盐促渗剂选自氯化钠、硫酸钠、氯化钙和氯化钾中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，由如下质量百分比的原料制备而成：

柠檬酸钠 5%、

乙二胺四乙酸 2%、

三聚磷酸钠 2.5%、

焦磷酸钠 2%、

十二烷基硫酸钠 2%、

α-烯烃磺酸钠 0.5%、

椰油酰胺丙基甜菜碱 2%、

陶瓷分散剂 8%、

渗透剂 2%、

水 74%。

12.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，由如下质量百分比的原料制备而成：

柠檬酸钠 5%、

乙二胺四乙酸 2%、

三聚磷酸钠 2.5%、

焦磷酸钠 2%、

十二烷基硫酸钠 2.5%、

椰油酰胺丙基甜菜碱 2%、

陶瓷分散剂 8%、

渗透剂 2%、

水 74%。

13.根据权利要求1所述的盾构分散剂，其特征在于，由如下质量百分比的原料制备而成：

柠檬酸钠 5%、

乙二胺四乙酸 2%、

三聚磷酸钠 2.5%、

焦磷酸钠 2%、

十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠 2.5%、

椰油酰胺丙基甜菜碱 2%、

陶瓷分散剂 8%、

渗透剂 2%、

水 74%。

14.一种权利要求1-13任一项所述的盾构分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述的螯合剂1、螯合剂2、螯合剂3、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、陶瓷分散剂、渗透剂和水混合。

15.权利要求1-13任一项所述的盾构分散剂在渣土分散或黏土分散中的应用。

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