专利名称：复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土添加剂，属于精细化工产品技术领域，特别是涉及一种复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂及其制备方法，其主要用于复合保温墙体的夹心保温材料泡沫混凝土的生产，当然也可以用于屋面、地暖保温层等领域的泡沫混凝土生产。
背景技术：
泡沫混凝土，常按密度划分等级，即3级为300kg/m3，4级为400kg/m3，.......
轻质泡沫混凝土，一般指的是3 6级泡沫混凝土。轻质泡沫混凝土由于具有质轻、高强、节能、利废、保温、隔音、耐老化、不易燃等性能，因而其开发研究和应用在国内外受到了越来越多的重视。轻质泡沫混凝土生产的关键技术在于发泡剂的研制，泡沫混凝土发泡剂，从松香皂、蛋白质水解液到由表面活性剂(起泡组分)与动物植蛋白(或高聚物，稳泡组分)复配制成的复合型发泡剂，它们每公斤的泡沫混凝土产量、质量均存在相互制约的矛盾。例如，以32. 5#水泥生产4级泡沫混凝土 松香皂的产量约为0. 625m3/kg，抗压强度为0. 8MPa ；蛋白质水解液的产量约为I. 0m3/kg，抗压强度为I. OMPa ;复合型发泡剂，依其起泡组分与稳泡组分的比例不同其产量为I. 5m3/kg-2. 0m3/kg，抗压强度为0. 6Mpa_0. 5MPa之间变动。洛阳师范学院和河南昌惠建筑节能工程有限公司联合研制的LC-Ol型泡沫混凝土发泡剂(申请号为200910138376. 8)，虽然在泡沫混凝土发泡剂结构、合成原理与性能上都取得了重大突破，有效地克服了起泡组分与稳泡组分的矛盾，并具有原料易得、无毒无害、泡沫混凝土产量和质量均成倍提高的优点，但其生产工艺需使用高压氧化合成一种中间产品,这无疑会增加生产成本。另外，用作地暖保温层的泡沫混凝土，其浆料浇注厚度一般小于40mm ;用作屋面保温的泡沫混凝土，其浆料浇注厚度一般在300mm之内；而复合保温墙体的夹心保温材料用泡沫混凝土，其浆料每次的浇注高度至少需要在Im以上，这就对泡沫混凝土发泡剂提出了更高的要求。因此，如何进一步研究开发泡沫更加稳定的混凝土发泡剂，及更加适合复合保温 墙体夹心保温材料所用的泡沫混凝土浇注料，是目前所属领域技术人员的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂，其活性组分既有象十二烷基苯磺酸钠那样的起泡性，其泡沫在水泥浆料中，又能借助水泥水化产生的钙离子、及粉煤灰颗粒表面的钙离子形成球形网状结构，使泡沫变得更加稳定，从而生产出适合复合保温墙体夹心保温材料所用的泡沫混凝土浇注料。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂，其是由如下的质量百分比含量的原料制成原料①是质量百分比浓度为30%的聚丙烯酸溶液；原料②是质量百分比浓度为99. 8%的丁二酸；原料③是质量百分比浓度为96%氢氧化钠或KOH ;原料④是(I摩尔的)偏硅酸钠或(0. 25摩尔的)硼砂；原料⑤是质量百分比浓度为70%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；原料⑥是质量百分比浓度为85%的三乙醇胺溶液。根据本发明实施例的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂，所述原料①还可以是质量百分比浓度为48%的水解聚马来酸酐溶液。根据本发明实施例的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂，所述偏硅酸钠可以是无水偏娃酸钠、五水偏娃酸钠或九水化偏娃酸钠。另外，本发明还提出了一种复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，该方法包括步骤I)将聚丙烯酸(简称PAA’以“-CH2-CH-COOH”计摩尔质量)或水解聚马来酸酐(简称HPMA，以“H00C-CH = ”计其摩尔质量)、丁二酸(以“-CH2_C00H”计其摩尔质量)按一定摩尔比(总摩尔数量为6摩尔)加入到搅拌反应釜中，用水加热溶解，控制外浴温度为105 110°C ；2)当反应液温度达到80±5°C后,将用自来水溶解后的氢氧化钠或氢氧化钾(质量百分浓度为10-20%，使用偏硅酸钠(Na2SiO3)时，用量为6摩尔；使用硼砂时用量为16摩尔)缓慢加入到反应爸中，使反应液形成透明溶液；3)加入偏硅酸钠(Na2SiO3) 4. 0摩尔或硼砂I. 0摩尔，继续反应30 50分钟；4)加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(简称AES)12摩尔，继续反应，直到反应液均一透明；5)加入三乙醇胺4摩尔，继续反应至结束；根据本发明实施例的制备方法，步骤I)中，采用不锈钢或搪瓷搅拌反应釜，为油浴电加热或夹套式蒸汽加热，反应釜容积为0. 5 3m3，反应时间为5 10分钟；水、聚丙烯酸或水解聚马来酸酐、丁二酸三者的摩尔比为(41 45) (2 4) (4 2)。根据本发明实施例的制备方法，步骤2)中，氢氧化钠或氢氧化钾与有机酸总量的摩尔比为1 I;反应时间为10分钟。根据本发明实施例的制备方法，步骤3)中，当反应体系温度为95±5°C时，搅拌浆为框式，转速为50 80转/分。根据本发明实施例的制备方法，步骤4)中的反应时间为30 40分钟；步骤5)中的反应时间为30分钟。根据本发明实施例的制备方法，步骤5)制备的成品采用不锈钢或搪瓷材质的贮罐储存；成品包装采用50 200kg的塑料桶。借由上述技术方案，本发明复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂及其制备方法至少具有下列优点(I)本发明的混凝土发泡剂，在微观上，是一个两维平面大分子，平面一边有大量的亲水集团、另一边有大量的疏水集团，且平面边沿具有能与钙离子反应的活性基团；这种结构的泡沫混凝土发泡剂，其活性组分既有良好的起泡性，又兼有很好的稳泡功能；(2)泡沫在水泥浆料中，位于平面边沿的活性基团能与水泥水化产生的钙离子、及与粉煤灰颗粒表面的钙离子结合形成化学键，从而将相邻的平面分子链接成球形网，使泡沫与水泥、粉煤灰浆料的混合过程中不易破裂，并能经受压力的考验；(3)泡沫不易破裂，不仅可以提高发泡剂的使用效率，更重要的是可以有效避免破、裂泡沫的表面活性剂吸附于水泥、粉煤灰颗粒表面，影响水泥水化和水泥、粉煤灰浆料的正常凝结，从而提高泡沫混凝土产品的抗压强度。
图I是本发明实施例的ST发泡剂的工艺流程图。
具体实施例方式图I所示为本发明实施例的ST发泡剂的工艺流程图，其中的反应物原料①为聚丙烯酸溶液(30%质量浓度，摩尔质量以“-CH2-CH-C00H”计，溶剂为水，下同)或水解聚马来酸酐溶液0^祖，48%，摩尔质量以“1100(-01=”计)；原料②为丁二酸(99.8% );原料③为氢氧化钠(96% )或KOH (96% )，所用氢氧化钠或氢氧化钾的摩尔数量与所取有机酸(③必选，①②选一)的摩尔数量之和；原料④为硅酸钠(无水、五水或九水化合物)或硼砂(I摩尔)；原料⑤为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(简称AES，70%)； 原料⑥为三乙醇胺溶液(85% )。工艺流程图中的反应设备不锈钢或搪瓷搅拌反应釜，为油浴电加热或夹套式蒸汽加热，反应釜容积为
0.5 3m3外浴温度控制在105 110°C，反应体系温度为95±5°C ;搅拌浆为框式，转速为50 80转/分；成品贮罐为不锈钢或搪瓷材质；成品包装为50 200kg塑料桶。工艺流程图中的工艺条件以自来水为溶剂，体系反应温度均为80 100°C，最佳温度条件为95±3°C ;总用水量与原料1、2、3(硅酸钠/硼砂)、4(硅酸钠/硼砂)、5、6的摩尔比依次为(41 45) (2 4) (4 2) (6/10) (4/1) 12 4 ;反应时间①为5 10分钟；②为10分钟；③为30 50分钟；④为30 40分钟；⑤为30分钟。本发明的工艺中刚合成的产品为半透明溶液 透明溶液，放置数天会有少许絮状沉淀，该沉淀盖因为自来水中少量的钙、镁离子引起，取产品中的质量占99%以上的上层透明溶液即为本发明产品。本发明复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的各项理化指标如表I所示。表I复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的各项理化指标(20°C )
项目指标
微黄色透明
活性物含量(％ )20 + 0.5
密度I. 06 + 0. 02
黏度(厘泊)240 + 8
I 100 稀释液 pH7. 0 + 0. I
权利要求
1.一种复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂，其特征在于其是由如下的反应物原料制成 原料①是质量百分比浓度为30%的聚丙烯酸溶液； 原料②是质量百分比浓度为99. 8%的丁二酸； 原料③是质量百分比浓度为96%氢氧化钠或KOH ； 原料④是I摩尔的偏硅酸钠或0. 25摩尔的硼砂； 原料⑤是质量百分比浓度为70%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠； 原料⑥是质量百分比浓度为85 %的三乙醇胺溶液。
2.根据权利要求I所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂，其特征在于所述原料①还可以是质量百分比浓度为48%的水解聚马来酸酐溶液。
3.根据权利要求I所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂，其特征在于所述偏 娃酸钠可以是无水偏娃酸钠、五水偏娃酸钠或九水化偏娃酸钠。
4.一种复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于其包括以下步骤 1)将聚丙烯酸或水解聚马来酸酐、丁二酸按一定摩尔比加入到搅拌反应釜中，用水加热溶解，控制外浴温度为105 110°C ； 2)当反应液温度达到80±5°C后,将用自来水溶解后的氢氧化钠或氢氧化钾缓慢加入到反应釜中，使反应液形成透明溶液； 3)加入偏硅酸钠4摩尔或硼砂I摩尔，继续反应30 50分钟； 4)加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠12摩尔，继续反应，直到反应液均一透明； 5)加入三乙醇胺4摩尔，继续反应至结束；
5.根据权利要求4所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于步骤I)中，水、聚丙烯酸或水解聚马来酸酐、丁二酸三者的摩尔比为(41 45) (2 4) (4 2)。
6.根据权利要求4所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于步骤I)中，采用不锈钢或搪瓷搅拌反应釜，为油浴电加热或夹套式蒸汽加热，反应釜容积为0. 5 3m3，反应时间为5 10分钟。
7.根据权利要求4所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于步骤2)中，氢氧化钠或氢氧化钾的质量百分浓度为10 20% ;反应时间为10分钟。
8.根据权利要求4所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于步骤3)中，当反应体系温度为95±5°C时，搅拌浆为框式，转速为50 80转/分。
9.根据权利要求4所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于步骤4)中的反应时间为30 40分钟；步骤5)中的反应时间为30分钟。
10.根据权利要求4所述的复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于步骤5)制备的成品采用不锈钢或搪瓷材质的贮罐储存；成品包装采用50 200kg的塑料桶。
全文摘要
一种复合保温墙体夹心泡沫混凝土发泡剂及其制备方法1)将两种多元酸按一定摩尔比加入到搅拌反应釜中，用水加热溶解，控制外浴温度为105～110℃；2)当反应液温度达到80±5℃后，用无机碱溶液缓慢中和，得透明溶液；3)加入具有多个反应活性基团的化合物，继续反应生成一维链状化合物A；4)加入常规表面活性剂，使化合物A吸附在表面活性剂的胶束表面；5)加入交联剂，使化合物A交联成两维平面结构。本发明的发泡剂泡沫在水泥浆料中，能借助水泥水化产生的钙离子、及粉煤灰颗粒表面的钙离子形成球形网状结构，使泡沫变得更加稳定，从而生产出适合复合保温墙体夹心保温材料所用的泡沫混凝土浇注料。
文档编号C04B38/02GK102731140SQ20111008750
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者李森兰, 王建平 申请人:洛阳原生建筑工程技术有限公司