專利名稱：一種高分子混凝土發(fā)泡劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬建筑材料行業(yè)混凝土生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種高分子混凝土發(fā)泡劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫混凝土是一種內(nèi)部含有大量細(xì)小、封閉、均勻分布?xì)饪椎亩嗫仔圆牧?，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、隔熱保溫、防火隔音、抗水減震等特性，普遍應(yīng)用于高層建筑墻體制作、保溫和襯墊等工程中。發(fā)泡劑是能使水溶液在機(jī)械作用力引入空氣的情況下，產(chǎn)生大量泡沫的一類物質(zhì)。將發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫加入到含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑等組成的料漿中攪 拌，成型，養(yǎng)護(hù)形成泡沫混凝土。按照成分劃分，發(fā)泡劑包括以下幾種松香樹脂類、蛋白質(zhì)類和合成表面活性劑類。各種發(fā)泡劑各有其優(yōu)缺點。松香類發(fā)泡劑使用較早，生產(chǎn)工藝簡單、成本低，但是其發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性都較差。蛋白類發(fā)泡劑如動物蛋白發(fā)泡劑和植物蛋白發(fā)泡劑，雖然發(fā)泡量大，泡沫穩(wěn)定性也較好，但是其存在生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，氣味重，夏季容易變質(zhì)還易受PH值影響等缺點。合成表面活性劑類發(fā)泡劑主要分為陽離子類、陰離子類和非離子類三種。陽離子型發(fā)泡劑價格很高且對水泥的強(qiáng)度有負(fù)影響，所以研究和應(yīng)用不廣泛；陰離子型發(fā)泡劑如十二烷基苯磺酸鈉，發(fā)泡倍數(shù)大，但泡沫穩(wěn)定性較差；非離子型發(fā)泡劑如聚乙二醇，發(fā)泡性較差，但穩(wěn)泡性較好?？傮w來說，目前國內(nèi)常見的合成類發(fā)泡劑表現(xiàn)為功能單一，性能偏差，不能適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。目前混凝土發(fā)泡劑存在或發(fā)泡性差、穩(wěn)泡性不好，或成本高、制備工藝復(fù)雜等不足，本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種合成高分子混凝土發(fā)泡劑。另外，合成高分子類混凝土發(fā)泡劑目前研究較少，是混凝土發(fā)泡劑的發(fā)展方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品性能穩(wěn)定、發(fā)泡倍數(shù)大、泡沫穩(wěn)定性高的高分子混凝土發(fā)泡劑及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高分子混凝土發(fā)泡劑，其特征在于，由下述重量百分比的原料制成大分子單體21 26%亞硫酸鈉5 9%丙酮4 6%甲醛13 17%甲基烯丙基磺酸鈉5 14%水39 42%
OO其中，大分子單體的化學(xué)式為IlIi
z、I，八刀丁平丨+ P J 丨七于八刀CH.,i(CH2)i0C-NHCH2CH2OCCH=CHCOOH
“ — ，所述甲醛為質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液。
一種高分子混凝土發(fā)泡劑的制備方法，包括如下步驟(I)、大分子單體的制備在反應(yīng)容器中加入月桂酸和2/3用量的乙醇胺，通入N2保護(hù)，進(jìn)行攪拌反應(yīng)，加熱升溫至115 1201，攪拌反應(yīng)411 ;之后降溫至10(Tl()5°C，加入催化劑，然后迅速加入剩余量的乙醇胺，升溫至105 1 IO0C，攪拌反應(yīng)3h后再升溫至115 120°C，加入馬來酸酐，攪拌反應(yīng)4h，冷卻至室溫，得到帶有雙鍵的大分子單體；其中，月桂酸、乙醇胺和馬來酸酐的用量摩爾比為 1:1:1. I。(2 )、高分子混凝土發(fā)泡劑的制備 將亞硫酸鈉、丙酮和3/4用量的水放入反應(yīng)容器中，進(jìn)行攪拌反應(yīng)，加熱至溫度不超過50°C，攪拌反應(yīng)30min ;然后升溫至60°C，逐滴加入甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入大分子單體、甲基烯丙基磺酸鈉和剩余的水，攪拌反應(yīng)2 3h ;繼續(xù)升溫至70^800C，攪拌反應(yīng)3 4h，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。所述催化劑為氫氧化鉀,所述氫氧化鉀用量為反應(yīng)體系重量的O. 6%。本發(fā)明的有益效果是(I)、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、發(fā)泡倍數(shù)大、泡沫穩(wěn)定性高，可直接作為混凝土發(fā)泡劑使用，不需要復(fù)配其他發(fā)泡類物質(zhì)；(2)、水溶性好，液態(tài)、均相無分層，不易變質(zhì)；(3)、該發(fā)泡劑與其他混凝土外加劑相容性好，產(chǎn)生的泡沫均勻、細(xì)膩，制備的泡沫混凝土強(qiáng)度高，隔熱性能良好；(4)、本發(fā)明發(fā)泡劑的合成所用原材料價格低，因此生產(chǎn)成本低，而且合成工藝較簡單，綜合效益高，應(yīng)用前景廣闊。
具體實施例方式本發(fā)明的制備過程分兩步，第一步是大分子單體的合成，具體實施過程如下在裝有冷凝管、分水器、攪拌器、溫度計的反應(yīng)容器中加入80g月桂酸和16. 26g乙醇胺，通入N2保護(hù)，開啟攪拌器，加熱升溫至120°C，攪拌反應(yīng)4h ;之后降溫至100°C，加入0.62g KOH作為催化劑，然后迅速加入剩余的8. 14g乙醇胺，升溫至110°C，攪拌反應(yīng)3h后再升溫至120°C，加入43. 12g馬來酸酐，攪拌反應(yīng)4h，冷卻至室溫，得到帶有雙鍵的大分子單體。第二步高分子混凝土發(fā)泡劑的制備實施例I在裝有冷凝管、溫度計和攪拌器的反應(yīng)容器中加入5. 4g亞硫酸鈉、3. Sg丙酮和19. 3g水，開啟攪拌器，加熱至溫度為50°C，攪拌反應(yīng)30min ;升溫至60°C，逐滴加入10. 5g質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入15. 6g大分子單體、3. 6g甲基烯丙基磺酸鈉和6. 4g水，攪拌反應(yīng)2h ;繼續(xù)升溫至80°C，攪拌反應(yīng)3h后，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。實施例2在裝有冷凝管、溫度計和攪拌器的反應(yīng)容器中加入13. 9g亞硫酸鈉、9. 7g丙酮和56. 3g水，開啟攪拌器，加熱至溫度為45°C，攪拌反應(yīng)30min ;升溫至60°C，逐滴加入26. 9g質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入39. 9g大分子單體、18. 5g甲基烯丙基磺酸鈉和18. 7g水，攪拌反應(yīng)2. 5h ;繼續(xù)升溫至75°C，攪拌反應(yīng)3h后，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。實施例3在裝有冷凝管、溫度計和攪拌器的反應(yīng)容器中加入3. Ig亞硫酸鈉、2. 2g丙酮和14. 3g水，開啟攪拌器，加熱至溫度為40°C，攪拌反應(yīng)30min ;升溫至60°C，逐滴加入6. Ig質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入9g大分子單體、6. 3g甲基烯丙基磺酸鈉和4. 8g水，攪拌反應(yīng)2h ;繼續(xù)升溫至70°C，攪拌反應(yīng)3. 5h后，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。實施例4在裝有冷凝管、溫度計和攪拌器的反應(yīng)容器中加入6. 6g亞硫酸鈉、4. 6g丙酮和
28.8g水，開啟攪拌器，加熱至溫度為50°C，攪拌反應(yīng)30min ;升溫至60°C，逐滴加入12. 8g質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入20g大分子單體、10. 6g甲基烯丙基磺酸鈉和9. 6g水，反應(yīng)2h ;繼續(xù)升溫至70°C，攪拌反應(yīng)4h后，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。實施例5在裝有冷凝管、溫度計和攪拌器的反應(yīng)容器中加入8. 32g亞硫酸鈉、4. 6g丙酮和
29.3g水，開啟攪拌器，加熱至溫度為50°C，攪拌反應(yīng)30min ;升溫至60°C，逐滴加入12. 8g質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入24g大分子單體、5. 5g甲基烯丙基磺酸鈉和9. 8g水，攪拌反應(yīng)2h ;繼續(xù)升溫至80°C，攪拌反應(yīng)3h后，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。實施例6在裝有冷凝管、溫度計和攪拌器的反應(yīng)容器中加入4. 16g亞硫酸鈉、4. 6g丙酮和24g水，開啟攪拌器，加熱至溫度為45°C，攪拌反應(yīng)30min ;升溫至60°C，逐滴加入12. 8g質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入20g大分子單體、6. 6g甲基烯丙基磺酸鈉和Sg水，攪拌反應(yīng)3h ;繼續(xù)升溫至80°C，攪拌反應(yīng)3h后，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。為了說明本發(fā)明的發(fā)泡劑在發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性等方面的性能，對上述實施例中合成的發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡實驗，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T266-2011《泡沫混凝土》中的試驗方法及要求測定發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數(shù)、泌水量和沉降距。發(fā)泡倍數(shù)、泌水量和沉降距的測定結(jié)果見表
Io表I各實施例發(fā)泡劑的發(fā)泡性能及泡沫穩(wěn)定性能
權(quán)利要求
1.ー種高分子混凝土發(fā)泡劑，其特征在于，由下述重量百分比的原料制成 大分子單體21 26% 亞硫酸鈉5 9% 丙酮4 6% 甲醛13 17% 甲基烯丙基磺酸鈉5 14% 水39 42% 其中，大分子單體的化學(xué)式為
2.如權(quán)利要求I所述的ー種高分子混凝土發(fā)泡劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)、大分子単體的制備 在反應(yīng)容器中加入月桂酸和2/3用量的こ醇胺，通入N2保護(hù)，進(jìn)行攪拌反應(yīng)，加熱升溫至115 120で，攪拌反應(yīng)處；之后降溫至10(T105°C，加入催化劑，然后迅速加入剰余量的こ醇胺，升溫至105 IIO0C，攪拌反應(yīng)3h后再升溫至115 120°C，加入馬來酸酐，攪拌反應(yīng)4h，冷卻至室溫，得到帶有雙鍵的大分子単體；其中，月桂酸、こ醇胺和馬來酸酐的用量摩爾比為 1:1:1. I ; (2)、高分子混凝土發(fā)泡劑的制備 將亞硫酸鈉、丙酮和3/4用量的水放入反應(yīng)容器中，進(jìn)行攪拌反應(yīng)，加熱至溫度不超過50°C，攪拌反應(yīng)30min ;然后升溫至60°C，逐滴加入甲醛溶液，當(dāng)反應(yīng)容器中的溶液變?yōu)榧t棕色時，加入大分子単體、甲基烯丙基磺酸鈉和剰余的水，攪拌反應(yīng)疒3h ;繼續(xù)升溫至70^800C，攪拌反應(yīng)3 4h，冷卻至室溫，得到高分子混凝土發(fā)泡劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種高分子混凝土發(fā)泡劑的制備方法，其特征在于，所述催化劑為氫氧化鉀，所述氫氧化鉀用量為反應(yīng)體系重量的0. 6%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高分子混凝土發(fā)泡劑，屬建筑材料行業(yè)混凝土生產(chǎn)領(lǐng)域。是由下述重量百分比的原料制成大分子單體21~26％、亞硫酸鈉5~9％、丙酮4~6％、甲醛13~17％、甲基烯丙基磺酸鈉5~14%和水39~42%。本發(fā)明產(chǎn)品性能穩(wěn)定、發(fā)泡倍數(shù)大、泡沫穩(wěn)定性高，可直接作為混凝土發(fā)泡劑使用，不需要復(fù)配其他發(fā)泡類物質(zhì)；水溶性好，液態(tài)、均相無分層，不易變質(zhì)等優(yōu)點；本發(fā)明還公開了該種高分子混凝土發(fā)泡劑的制備方法。
文檔編號C04B24/16GK102765962SQ201210264908
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者付新建, 傅秀新, 馮恩娟, 朱化雨, 朱孔贊, 李成武, 趙洪義, 閆圣娟, 陳懷成 申請人:臨沂宏德新材料有限公司, 山東宏藝科技股份有限公司