[发明专利]一种高分子混凝土发泡剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属建筑材料行业混凝土生产领域，具体涉及一种高分子混凝土发泡剂及其制备方法。

背景技术

泡沫混凝土是一种内部含有大量细小、封闭、均匀分布气孔的多孔性材料，具有轻质高强、隔热保温、防火隔音、抗水减震等特性，普遍应用于高层建筑墙体制作、保温和衬垫等工程中。发泡剂是能使水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫的一类物质。将发泡剂产生的泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中搅拌，成型，养护形成泡沫混凝土。按照成分划分，发泡剂包括以下几种：松香树脂类、蛋白质类和合成表面活性剂类。各种发泡剂各有其优缺点。松香类发泡剂使用较早，生产工艺简单、成本低，但是其发泡能力和泡沫稳定性都较差。蛋白类发泡剂如动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂，虽然发泡量大，泡沫稳定性也较好，但是其存在生产成本高、生产工艺复杂，气味重，夏季容易变质还易受pH值影响等缺点。合成表面活性剂类发泡剂主要分为阳离子类、阴离子类和非离子类三种。阳离子型发泡剂价格很高且对水泥的强度有负影响，所以研究和应用不广泛；阴离子型发泡剂如十二烷基苯磺酸钠，发泡倍数大，但泡沫稳定性较差；非离子型发泡剂如聚乙二醇，发泡性较差，但稳泡性较好。总体来说，目前国内常见的合成类发泡剂表现为功能单一，性能偏差，不能适应大规模工业化生产。

目前混凝土发泡剂存在或发泡性差、稳泡性不好，或成本高、制备工艺复杂等不足，本发明的目的是针对上述问题，提供一种合成高分子混凝土发泡剂。另外，合成高分子类混凝土发泡剂目前研究较少，是混凝土发泡剂的发展方向之一。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种产品性能稳定、发泡倍数大、泡沫稳定性高的高分子混凝土发泡剂及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种高分子混凝土发泡剂，其特征在于，由下述重量百分比的原料制成：

大分子单体21~26%

亚硫酸钠5~9%

丙酮4~6%

甲醛13~17%

甲基烯丙基磺酸钠5~14%

水39~42%

其中，大分子单体的化学式为

所述甲醛为质量百分比浓度为37%的甲醛溶液。

一种高分子混凝土发泡剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）、大分子单体的制备

在反应容器中加入月桂酸和2/3用量的乙醇胺，通入N₂保护，进行搅拌反应，加热升温至115~120℃，搅拌反应4h；之后降温至100~105℃，加入催化剂，然后迅速加入剩余量的乙醇胺，升温至105~110℃，搅拌反应3h后再升温至115~120℃，加入马来酸酐，搅拌反应4h，冷却至室温，得到带有双键的大分子单体；其中，月桂酸、乙醇胺和马来酸酐的用量摩尔比为1:1:1.1。

（2）、高分子混凝土发泡剂的制备

将亚硫酸钠、丙酮和3/4用量的水放入反应容器中，进行搅拌反应，加热至温度不超过50℃，搅拌反应30min；然后升温至60℃，逐滴加入甲醛溶液，当反应容器中的溶液变为红棕色时，加入大分子单体、甲基烯丙基磺酸钠和剩余的水，搅拌反应2~3h；继续升温至70~80℃，搅拌反应3~4h，冷却至室温，得到高分子混凝土发泡剂。

所述催化剂为氢氧化钾，所述氢氧化钾用量为反应体系重量的0.6%。

本发明的有益效果是：

(1)、产品性能稳定、发泡倍数大、泡沫稳定性高，可直接作为混凝土发泡剂使用，不需要复配其他发泡类物质；

(2)、水溶性好，液态、均相无分层，不易变质；

(3)、该发泡剂与其他混凝土外加剂相容性好，产生的泡沫均匀、细腻，制备的泡沫混凝土强度高，隔热性能良好；

(4)、本发明发泡剂的合成所用原材料价格低，因此生产成本低，而且合成工艺较简单，综合效益高，应用前景广阔。

具体实施方式

本发明的制备过程分两步，第一步是大分子单体的合成，具体实施过程如下：在装有冷凝管、分水器、搅拌器、温度计的反应容器中加入80g月桂酸和16.26g乙醇胺，通入N₂保护，开启搅拌器，加热升温至120℃，搅拌反应4h；之后降温至100℃，加入0.62g KOH作为催化剂，然后迅速加入剩余的8.14g乙醇胺，升温至110℃，搅拌反应3h后再升温至120℃，加入43.12g马来酸酐，搅拌反应4h，冷却至室温，得到带有双键的大分子单体。