本发明涉及泡沫混凝土发泡剂技术领域，更具体地，涉及一种耐碱性发泡剂及其在泡沫混凝土中的应用。
背景技术：
泡沫混凝土又称发泡水泥、轻质混凝土等，是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。泡沫混凝土的制作通常是用机械方法将发泡剂溶液充分发泡，再将泡沫与水泥浆均匀混合，最后浇注成型、养护而成。泡沫混凝土具有施工工序简单，有较好的保温隔热、隔音吸声、抗压抗震、防水、抗裂纹等特性，在轻质墙板、补偿地基、夹芯构建、管线回填、屋面保温隔热、园林绿化、水下抗侵蚀工程及国防等多领域均有广泛应用。
发泡剂是泡沫混凝土制作过程的关键之一，它的性能直接决定着泡沫混凝土的质量。现今，市场上发泡剂品种繁多，大多分为松香型、蛋白质型和表面活性剂型三种。松香型发泡剂是应用最早的发泡剂，它的生产工艺简单、成本低，与水泥相容性好，但缺点是发泡体积和泡沫稳定性较差；蛋白质类发泡剂泡沫稳定性好，长时间不消泡，但发泡倍数低、成本高；表面活性剂类发泡剂发泡体积大、发泡快，但泡沫的稳定性较差。复合类发泡剂一般利用复配技术将单一成分发泡剂的优点进行复合和协同，同时获得良好的发泡能力、泡沫稳定性及与水泥材料的相容性。例如发明专利cn104177118a的复合发泡组分是由合成表面活性剂类发泡剂和蛋白质发泡剂复合而成，发明专利cn103553420a使用造纸制浆的副产品碱木质素为主要原料制备发泡剂，将碱木质素转化为氨基酸系表面活性剂，并在此基础上引入磺酸基，将碱木质素改性产物与适当比例的表面活性剂和稳泡剂复配。还有的研究在发泡剂中添加稳泡剂，用于改善泡沫在空气中的稳定性，并对新拌浆体的流动性、浇注体的体积稳定性以及硬化体的密度和强度等性能产生影响。例如发明专利cn101224957a的发泡剂中添加了三乙醇胺、水溶性高分子化合物如羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺等，发明专利cn103288379a公开了一种稳泡剂，包含稳泡共聚物、叔丁醇、多糖胶等，所述稳泡共聚物为全氟烷基乙基丙烯酸酯、n-乙烯基吡咯烷酮及顺丁烯二酸酐形成的共聚物，可以提高泡沫在水泥浆体中的稳定性，制备出具有良好力学性能、体积稳定性和耐久性的泡沫混凝土。发明专利cn106587716a的稳泡剂包含常规稳泡剂(醇胺和/或醇类化合物)、低温稳泡剂(聚硅氧烷)、高温稳泡剂(聚丙烯酰胺)三种组分，主要应用于耐大范围温度波动的发泡剂。
然而，发明人在生产实践中发现，水泥在拌合时往往呈现出碱性，并且受水泥熟料矿物组成的影响，水泥拌合物的碱性值易出现较大的波动，影响发泡剂的发泡性能。现有的发泡剂对泡沫混凝土拌合物碱性的敏感性较强，当材料的碱性值出现较大波动时，其产泡能力和泡沫稳定性会发生波动，从而导致生产的产品质量不稳定，必须对生产配比参数进行调整以满足要求。在拌合物碱性较强时，发泡剂往往发泡能力较差，泡沫稳定性变差；在拌合物碱性较低时，发泡剂的发泡能力较强，稳泡性能也能在一定程度改善。
因此，提供一种在泡沫混凝土拌合物碱性高和低的性质下均保持稳定的发泡剂，将给生产带来更多的便利，提高生产效率。
技术实现要素：
针对上述现有技术中的不足，提供了一种耐碱性发泡剂及其制备方法，能够使得泡沫混凝土拌合物在碱性大范围波动时保持较高的稳定性，提高生产效率。
本发明的另一目的在于提供上述耐碱性发泡剂在泡沫混凝土中的应用。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠5～8重量份、烷基甜菜碱5～10重量份、烷基氧化胺5～10份、醇胺0.5～2份、纤维素醚0.5～2份、水50～70份。
泡沫混凝土液相中的各种离子和呈碱性的ph值会有消泡的作用，ph值越大，消泡现象越明显，泡沫的稳定性越差，主要原因是ph值的改变影响了活性物质之间或活性物质与水的作用力。两性表面活性剂是一种温和的表面活性剂。两性表面活性剂分子与单一的阴离子型、阳离子型不同，在分子的一端同时存在有酸性基和碱性基。现在常用的人工合成两性表面活性剂其阴离子部分大多是羧酸基，也有少数是磺酸基；其阳离子部分大多是胺盐或季铵盐。由季铵盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型；由胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型。
本发明通过多种不同结构的两性表面活性剂的复合，相互之间协同作用，取得了优化后的阴阳离子结构比例，使其在ph值在一个偏碱性范围变化时，发泡剂即表面活性剂与水的作用力变化较小，泡沫稳定性好，生成的泡沫丰富、细腻、非常稳定。
优选地，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠5～6重量份、烷基甜菜碱5.5～6.8重量份、烷基氧化胺5～6.5份、醇胺0.8～1.1份、纤维素醚0.7～1.1份、水59～70份。
优选地，所述月桂氨基丙酸钠，在5％水溶液下ph值为9～12。
优选地，所述烷基甜菜碱为十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二羟乙基甜菜碱或十八烷基二羟乙基甜菜碱中一种或多种。
优选地，所述烷基氧化胺为十二烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺或十二烷基二羟乙基氧化胺中的一种或多种。
优选地，所述醇胺为三乙醇胺、十二醇、十八醇或聚乙二醇中一种或多种。
优选地，所述纤维素醚的粘度为20000～100000mpa.s。更优选地，所述纤维素醚的粘度为30000～80000mpa.s。
优选地，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚。
上述耐碱性发泡剂的制备方法，包括如下步骤：按重量份数，将所述烷基甜菜碱和部分水在温度50±5℃的条件下使其充分溶解；再依次加入所述烷基氧化胺、醇胺和月桂氨基丙酸钠，保持物料温度在50±5℃的条件下使其充分溶解；最后加入所述纤维素醚和剩余的水，混匀后温度降至室温，即得所述的耐碱性发泡剂。
上述耐碱性发泡剂在泡沫混凝土中的应用。
将本发明所述发泡剂用于生产泡沫混凝土，当生产材料发生波动，带来拌合物碱性在较大范围变化时，仍能保持稳定的泡沫混凝土质量，而给生产带来更多的便利。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：提供了一种耐碱性发泡剂，将多种不同结构的两性表面活性剂进行复配，优化组分含量，取得了较好的阴阳离子结构比例，耐碱性能好，复合获得的发泡剂生成的泡沫丰富、细腻、非常稳定。当施工配比混合料碱性发生较大波动时，本发明发泡剂仍具有高稳定性，保证泡沫混凝土的生产质量，提高生产效率，给生产带来更多的便利。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
经发明人研究发现，提出了本发明发泡剂一种优选的制备方法，包括如下步骤：按重量份数，将所述烷基甜菜碱和占总量40～50％的水在温度50±5℃的条件下使其充分溶解；再依次加入所述烷基氧化胺、醇胺和月桂氨基丙酸钠，保持物料温度在50±5℃的条件下使其充分溶解；最后加入所述纤维素醚和剩余的水，混匀后温度降至室温，即得所述的耐碱性发泡剂。下述实施例和对比例采用该方法制备获得发泡剂产品。
作为一种优选地实施方式，所述月桂氨基丙酸钠，在5％水溶液下ph值为9～12。
作为一种优选地实施方式，所述纤维素醚的粘度为20000～100000mpa.s。
并且，发明人经大量研究发现，当所述烷基甜菜碱、烷基氧化胺、醇胺、纤维素醚的种类在本发明权利要求的范围内进行一种或多种的选择时，对发泡剂的耐碱稳定性影响不大。
以下以具体实施条件为例对本发明进行进一步说明。
实施例1
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠5份、烷基甜菜碱6份、烷基氧化胺5份、醇胺0.8份、纤维素醚1份、水62份。79.8
所述烷基甜菜碱为十二烷基二甲基甜菜碱，所述烷基氧化胺为十六烷基二甲基氧化胺，所述醇胺为三乙醇胺，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为30000mpa.s。
实施例2
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠6份、烷基甜菜碱5.5份、烷基氧化胺6.5份、醇胺1.1份、纤维素醚0.7份、水59份。78.8
所述烷基甜菜碱为十八烷基二羟乙基甜菜碱，所述烷基氧化胺为十二烷基二羟乙基氧化胺，所述醇胺为十二醇，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为30000mpa.s。
实施例3
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠5.5份、烷基甜菜碱6.8份、烷基氧化胺5.6份、醇胺0.9份、纤维素醚1.1份、水70份。89.9
所述烷基甜菜碱为十二烷基二甲基甜菜碱和十二烷基二羟乙基甜菜碱以任意比例组成的混合物，所述烷基氧化胺为十六烷基二甲基氧化胺，所述醇胺为十二醇和十八醇以任意比例组成的混合物，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为30000mpa.s。
实施例4
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠5.4份、烷基甜菜碱6份、烷基氧化胺6份、醇胺1份、纤维素醚0.8份、水64份。83.2
所述烷基甜菜碱为十二烷基二羟乙基甜菜碱，所述烷基氧化胺为十二烷基二甲基氧化胺，所述醇胺为聚乙二醇，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为50000mpa.s。
实施例5
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠6.4份、烷基甜菜碱7份、烷基氧化胺7份、醇胺0.8份、纤维素醚0.6份、水64份。85.8
所述烷基甜菜碱为十二烷基二羟乙基甜菜碱，所述烷基氧化胺为十六烷基二甲基氧化胺和十二烷基二羟乙基氧化胺以任意比例组成的混合物，所述醇胺为三乙醇胺，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为80000mpa.s。
实施例6
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠8份、烷基甜菜碱6.5份、烷基氧化胺6.5份、醇胺2份、纤维素醚2份、水55份。80
具体烷基甜菜碱、烷基氧化胺、醇胺、纤维素醚的选择同实施例1。
实施例7
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠7份、烷基甜菜碱10份、烷基氧化胺10份、醇胺0.5份、纤维素醚0.5份、水50份。78
具体烷基甜菜碱、烷基氧化胺、醇胺、纤维素醚的选择同实施例1。所述纤维素醚的粘度为20000mpa.s。
实施例8
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠8份、烷基甜菜碱5份、烷基氧化胺7.5份、醇胺1.5份、纤维素醚1.5份、水58份。81.5
具体烷基甜菜碱、烷基氧化胺、醇胺、纤维素醚的选择同实施例1。所述纤维素醚的粘度为100000mpa.s。
对比例1
同实施例1，不同之处在于，将所述月桂氨基丙酸钠替换为月桂酰胺丙基甜菜碱，重量份数不变。
对比例2
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠4份、烷基甜菜碱4份、烷基氧化胺5份、醇胺4份、纤维素醚0.8份、水62份。所述醇胺具体为十六醇，纤维素醚为羟乙基纤维素，其他与实施例1相同。
对比例3
一种耐碱性发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂氨基丙酸钠10份、烷基甜菜碱6份、烷基氧化胺5份、醇胺0.8份、纤维素醚1份、水57份；其他与实施例1相同。
将按照本发明实施例1～8，对比例1～3的配方获得的泡沫混凝土发泡剂及市售发泡剂1、2在不同的碱性溶液中比较，其中市售发泡剂1主要成分为十二烷基硫酸钠，市售发泡剂2主要成分为十二烷基苯磺酸钠。效果实验结果见下表：
具体表征方法：
1、测试前将各种原材料、发泡设备与测试仪器均置于相同温度环境中实验。
2、发泡时各发泡剂的稀释倍率为30倍。
3、控制所发泡沫密度在55±5g/l的范围内。
4、泡沫1h沉降距和1h泌水率的测定方法按照《泡沫混凝土用泡沫剂》(jc/t2199-2013)中的规定进行。
由实施例1～8、对比例1～3及市售发泡剂1～2的试验结果可知，本发明实施例的发泡剂在不同的碱性环境下，其泡沫1h沉降距和1h泌水率变化较小，说明其泡沫稳定性好；尤其，实施例1～4的耐碱稳定性更优，可以获得较优选的发泡剂组成，经发明总结，更优的发泡剂原料组成包括：月桂氨基丙酸钠5～6重量份、烷基甜菜碱5.5～6.8重量份、烷基氧化胺5～6.5份、醇胺0.8～1.1份、纤维素醚0.7～1.1份、水59～70份。
而当改变本发明原料的物质种类(实施例1)或多种原料的含量(实施例2、3)时，获得的发泡剂在不同的碱性环境下，其泡沫1h沉降和1h泌水率相比本发明发泡剂变差，经大量实验发现，必需在本发明原料组成份数的限定条件下才能在较宽的碱性范围内具有高稳定性。而市售发泡剂1、市售发泡剂2在不同的碱性条件下，其泡沫1h沉降距和1h泌水率变化较大，泡沫的稳定性差。
综上所述，本发明所述的耐碱性发泡剂在不同的碱性变化环境下，泡沫的稳定性能好，将其添加至水泥中制成的泡沫混凝土的性能优良，提高生产效率，给生产带来更多的便利，应用前景广阔。
以上详细描述了本发明的实施，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。