CN112551929A - 一种高性能泡沫轻质土发泡剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，其制备原料，按质量百分比计，包括表面活性剂20～50％，稳泡剂5～15％，减水剂15～30％，促凝剂5～10％，纳米氧化物1～3％，水10～50％。制备的发泡剂具很好的发泡能力和发泡稳定性，在泡沫轻质土内部形成的泡孔大小均一、分布均匀。还能降低水分对泡沫轻质土的影响，提高泡沫轻质土在多雨湿热环境的寿命。

Description

一种高性能泡沫轻质土发泡剂

技术领域

本发明属于发泡剂领域，尤其涉及一种高性能泡沫轻质土发泡剂。

背景技术

泡沫轻质土是一种轻质建筑材料，具有密度低，强度重量比高，导热系数低等优点被广泛应用于建筑墙体材料中。但在南方多雨潮湿的环境，泡沫轻质土吸水后强度降低，保温性能下降。以水为载体的各种有害物质都会侵蚀混凝土内部，会降低泡沫轻质土与结构层或防水层裂缝、空鼓和剥离等现象。因此制备出质量优良的泡沫对于泡沫轻质土来说至关重要，而泡沫的性能取决于发泡剂，一款性能优异的发泡剂可以制备出泡沫直径小、尺寸大小分布集中且寿命长的泡沫，从而提高泡沫轻质土的性能和使用寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂，按质量百分比计，其制备原料包括表面活性剂20～50％，稳泡剂5～15％，减水剂15～30％，促凝剂5～10％，纳米氧化物1～3％，水10～50％。

作为一种优选的技术方案，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合，重量比为(0.8～1)。

作为一种优选的技术方案，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚和月桂基烷基糖苷的混合，重量比为(1.5～2)：1。

作为一种优选的技术方案，所述脂肪胺聚氧乙烯醚的总胺值为40～60，叔胺值为35～55。

作为一种优选的技术方案，所述月桂基烷基糖苷为C12～C14的月桂基烷基糖苷，聚合度为1.2～1.6。

作为一种优选的技术方案，所述稳泡剂选自改性硅树脂聚醚乳液、十二醇、氯化钠、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素的一种或几种任意比例混合。

作为一种优选的技术方案，所述稳泡剂为阴离子聚丙烯酰胺和氯化钠的混合，重量比为(0.8～1.2)：1。

作为一种优选的技术方案，所述纳米氧化物选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米氧化铈，纳米氧化铁的一种或几种任意比例。

作为一种优选的技术方案，所述纳米二氧化硅为疏水型纳米二氧化硅。

作为一种优选的技术方案，所述疏水型纳米二氧化硅的粒径为5～20nm，接触角大于120℃。

有益效果：

1.表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合，提高了发泡剂发泡能力及其稳定性。

2.脂肪胺聚氧乙烯醚的总胺值为40～60，叔胺值为35～55时，能够阻挡酸对泡沫轻质土亲水性的破坏，还能够在一定程度上减少泡沫轻质土对水分的吸收，提高泡沫轻质土的使用寿命。另外，还能降低气泡的直径，稳固了泡沫轻质土的结构稳定性。

3.月桂基烷基糖苷为C12～C14，聚合度为1.2～1.6；形成的大分子交联结构提高了泡沫轻质土的结构稳定性，使泡沫轻质土吸附大量水分后仍然能维持泡孔的稳定性。

4.稳泡剂为阴离子聚丙烯酰胺和氯化钠的混合，重量比为(0.8～1.2)：1，能够改善起泡剂液体的粘度，同时能够减小气泡直径，加强液膜内分子的排列，延缓液膜破裂时间，提高泡沫的稳定性，减少了因气泡的破裂而形成的大气孔或连通孔造成泡沫轻质土强度和保温性的降低。

5.疏水型纳米二氧化硅的粒径为5～20nm，接触角大于120℃时，泡沫轻质土泡孔的密度增加，同时分散的更加均匀，这有利于提高泡沫轻质土的力学性能和隔热性。

具体实施方式

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本发明中提供的任何定义不一致，则以本发明中提供的术语定义为准。

在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本发明的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其制备原料，按质量百分比计，包括表面活性剂20～50％，稳泡剂5～15％，减水剂15～30％，促凝剂5～10％，纳米氧化物1～3％，水10～50％。

为了提高发泡剂发泡能力及其稳定性，在一些优选的实施方式中，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合，重量比为(0.8～1)：1；所述阴离子型表面活性剂选自月桂基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基甘氨酸钠、十二烷基肌氨酸钠仲烷基硫酸钠的一种或几种。在一些优选的实施方式中，所述非离子表面活性剂选自月桂基烷基糖苷和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合，重量比为(1.5～2)：1，月桂基烷基糖苷和月桂基烷基糖苷的分散性更好。

为了降低雨水对泡沫轻质土的破坏，在一些优选的实施方式中，所述脂肪胺聚氧乙烯醚的总胺值为40～60，叔胺值为35～55。雨水具有一定的酸性，会提高泡沫轻质土的亲水性，使得泡沫轻质土吸附更多的雨水，对泡沫轻质土的结构造成破坏。当脂肪胺聚氧乙烯醚的总胺值为40～60，叔胺值为35～55时，能够阻挡酸对泡沫轻质土亲水性的破坏，还能够在一定程度上减少泡沫轻质土对水分的吸收，提高泡沫轻质土的使用寿命。另外，还能降低气泡的直径，稳固了泡沫轻质土的结构稳定性。

为了提高泡沫轻质土的结构稳定性，在一些优选的实施方式中，所述月桂基烷基糖苷为C12～C14，聚合度为1.2～1.6；形成的大分子交联结构提高了泡沫轻质土的结构稳定性，使泡沫轻质土吸附大量水分后仍然能维持泡孔的稳定性。

在一些优选的实施方式中，所述稳泡剂选自改性硅树脂聚醚乳液、十二醇、氯化钠、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素的一种或几种任意比例混合。

在一些更优选的实施方式中，所述稳泡剂为阴离子聚丙烯酰胺和氯化钠的混合，重量比为(0.8～1.2)：1，能够改善起泡剂液体的粘度，同时能够减小气泡直径，加强液膜内分子的排列，延缓液膜破裂时间，提高泡沫的稳定性，减少了因气泡的破裂而形成的大气孔或连通孔造成泡沫轻质土强度和保温性的降低。另外，阴离子聚丙烯酰胺和氯化钠同表面活性剂协同作用，还能与水泥中的钙离子交联成凝胶体，从而提高泡沫轻质土的结构稳定性。

在一些优选的实施方式中，所述减水剂选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁的一种或几种任意比例混合。

在一些优选的实施方式中，所述促凝剂选自氯盐、碳酸盐、有机醇、丁苯乳液的一种或几种任意比例混合。在一些更优选的实施方式中，所述促凝剂选自氯化钙，因为氯化钙成本低廉且效果较佳。

在一些优选的实施方式中，所述纳米氧化物选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米氧化铈，纳米氧化铁的一种或几种任意比例。

在一些更优选的实施方式中，所述纳米氧化物选自纳米二氧化硅，提高了泡沫轻质土泡孔密度。在一些更优选的实施方式中，所述纳米二氧化硅为疏水型纳米二氧化硅，降低了雨水对泡沫轻质土泡孔的破坏，提高了泡沫轻质土的结构稳定性。发明人意外的发现，在一些更更优选的实施方式中，所述疏水型纳米二氧化硅的粒径为5～20nm，接触角大于120℃时，泡沫轻质土泡孔的密度增加，同时分散的更加均匀，这有利于提高泡沫轻质土的力学性能和隔热性。可能是由于当疏水型纳米二氧化硅的粒径为5～20nm，疏水型纳米二氧化硅颗粒分散的更均匀，当疏水型纳米二氧化硅接触角大于120℃时，更有利于活性剂在疏水型纳米二氧化硅颗粒附近形成气泡，而在凝固后，疏水型纳米二氧化硅又能提高附近泡孔的稳定性。

本发明的第二方面提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂的制备方法，包括以下步骤：按配比计量依次加入水，表面活性剂，稳泡剂，减水剂，促凝剂，纳米氧化物，利用机械式搅拌设备搅拌均匀后，得到所述高性能泡沫轻质土发泡剂。

实施例

以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

实施例1提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其制备原料，按质量百分比计，包括表面活性剂35％，稳泡剂10％，减水剂20％，促凝剂8％，纳米氧化物2％，水25％。

所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合，重量比为0.9：1；所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠，购自河南华硕化工产品有限公司。

所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和月桂基烷基糖苷的混合，重量比为1.8：1；所述脂肪胺聚氧乙烯醚的总胺值为44～50，叔胺值为44～50，购自邢台鑫蓝星科技有限公司，型号为AC-1820；所述月桂基烷基糖苷为C12～C14，聚合度为1.3～1.5，购自临沂市绿森化工有限公司，型号为APG 1214。

所述稳泡剂为阴离子聚丙烯酰胺(购自中北精细化工)和氯化钠的混合，重量比为1：1。

所述减水剂选自木质素磺酸钙，购自上海庭若化工有限公司。

所述促凝剂选自氯化钙。

所述纳米氧化物为疏水型纳米二氧化硅，粒径为10～15nm，接触角大于150°时，购自河南省纳米材料工程技术研究中心，型号为DNS-2。

实施例1还提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂的制备方法，包括以下步骤：按上述配比计量依次加入水，表面活性剂，稳泡剂，减水剂，促凝剂，纳米氧化物，利用机械式搅拌设备搅拌均匀后，得到所述高性能泡沫轻质土发泡剂。

实施例2

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但是在所述的制备原料中，按质量百分比计，包括表面活性剂30％，稳泡剂5％，减水剂20％，促凝剂5％，纳米氧化物1％，水39％。

实施例3

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但是在所述的制备原料中，按质量百分比计，包括表面活性剂40％，稳泡剂10％，减水剂20％，促凝剂8％，纳米氧化物2％，水20％。

对比例1

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

对比例2

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和月桂基烷基糖苷的混合。

对比例3

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

对比例4

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但所述非离子表面活性剂为月桂基烷基糖苷。

对比例5

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但所述阴离子聚丙烯酰胺和氯化钠的重量比为0.5：1。

对比例6

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但所述阴离子聚丙烯酰胺和氯化钠的重量比为1.5：1。

对比例7

与实施例1类似的提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，但所述疏水型纳米二氧化硅的粒径为30nm，购自宣城晶瑞新材料有限公司，型号为VK-SP30G。

性能评价

1、发泡半衰期测试

采用罗氏法分别对实施例1～3和对比例1～7制备的发泡剂的发泡半衰期进行测试，半衰期高于300min记为高，半衰期低于250min记为低，半衰期在250～300min记为一般，测试结果见表1。

2、抗压强度测试

将水泥、煤灰、水按重量比制备2:1:1搅拌混合均匀，配置成水泥浆。将实施例1～3和对比例1～7制备的发泡剂分别加一定量的水稀释，发泡剂与稀释水重量比为1:10，放到容器内进行搅拌5min制得泡沫浆。分别将泡沫浆倒入水泥砂浆搅拌锅内，泡沫浆与水泥浆的重量比为1:1000，搅拌至泡沫水泥砂浆达到均匀稳定，倒入模具，一天后脱模，自然养护28天，得到泡沫轻质土试样。

将泡沫轻质土试样在水中浸泡12h，然后将试样放置于液压式拉力试验机中，以均速进行试压，直至试样完全破坏，记录试样的最大破坏强度，如果强度大于3Mpa，记为强，强度小于3Mpa，记为低，结果见表1。

3、泡孔质量

观察泡沫轻质土内部泡孔形态，如果泡孔大小均一，分布均匀，且无大气孔或连通孔，记为好，反之记为差；结果见表1。

表1

实施例	半衰期	抗压强度	泡孔质量
				实施例1	高	强	好
实施例2	高	强	好
				实施例3	高	强	好
对比例1	低	低	差
				对比例2	低	低	差
对比例3	一般	低	差
				对比例4	一般	低	差
对比例5	一般	低	差
				对比例6	一般	低	差
对比例7	一般	低	差

通过实施例1～3和对比例1～7可以得知，本发明提供了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及其制备方法，发泡剂具很好的发泡能力和发泡稳定性，在泡沫轻质土内部形成的泡孔大小均一、分布均匀。还能降低水分对泡沫轻质土的影响，提高泡沫轻质土在多雨湿热环境的寿命。

最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：按质量百分比计，其制备原料包括表面活性剂20～50％，稳泡剂5～15％，减水剂15～30％，促凝剂5～10％，纳米氧化物1～3％，水10～50％。

2.根据权利要求1所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合，重量比为(0.8～1)。

3.根据权利要2所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和月桂基烷基糖苷的混合，重量比为(1.5～2)：1。

4.根据权利要求3所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述脂肪胺聚氧乙烯醚的总胺值为40～60，叔胺值为35～55。

5.根据权利要求3所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述月桂基烷基糖苷为C12～C14的月桂基烷基糖苷，聚合度为1.2～1.6。

6.根据权利要求1所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述稳泡剂选自改性硅树脂聚醚乳液、十二醇、氯化钠、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素的一种或几种任意比例混合。

7.根据权利要求6所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述稳泡剂为阴离子聚丙烯酰胺和氯化钠的混合，重量比为(0.8～1.2)：1。

8.根据权利要求1所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述纳米氧化物选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米氧化铈，纳米氧化铁的一种或几种任意比例。

9.根据权利要求8所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述纳米二氧化硅为疏水型纳米二氧化硅。

10.根据权利要求9所述的一种高性能泡沫轻质土发泡剂，其特征在于：所述疏水型纳米二氧化硅的粒径为5～20nm，接触角大于120℃。