[发明专利]一种混凝土消泡剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种新型混凝土消泡剂、其制备方法及其应用。本发明所述新型混凝土消泡剂的分子为在聚氨基酸的羧基上接枝多个亲水链段和疏水链段，其中亲水链段为含有4~10个重复单元的聚乙二醇或聚乙烯亚胺，疏水链段为含有11~17个碳原子的直链烷基；所述聚氨基酸选自聚天冬胺酸或聚谷氨酸。本发明所述新型混凝土消泡剂，具有比传统的单链型消泡剂更高的表面活性，以及更好的消泡效率，与外加剂相容性好，能够在短时间内抑制新拌混凝土中大气泡的生成，降低混凝土的含气量，从而提高混凝土的硬化强度和耐久性。

技术领域

本发明涉及一种混凝土消泡剂、其制备方法及应用，属于混凝土外加剂领域。

背景技术

近年来，随着高性能混凝土的发展，人们对于混凝土的强度和耐久性也日益重视。由于混凝土外加剂(尤其是聚羧酸减水剂)的加入，使得新拌混凝土中引入了过多较大的气泡，含气量偏高，较大的影响了混凝土硬化后的强度和耐久性。这时就需要借助于加入消泡剂以消除气泡，降低混凝土的含气量。消泡剂是以低浓度加入到起泡液体中，能控制泡沫的物质的总称，从作用机理上来说分为抑泡和破泡两种。从结构上看，消泡剂属于具有特定亲水亲油平衡值(HLB)的表面活性剂，目前市面上的消泡剂从组成上大致可分为矿物油型、有机硅型和聚醚型三类，在造纸、涂料、纺织、食品、制药及石油化工等领域已经得到广泛应用(CN 101780383 B；CN 103572653 B；CN 104480787 B；CN 107034727 A；CN 106977632 A)。近年来，适用于混凝土领域的消泡剂也越来越多的被开发出来(CN 105293990 A；CN106336138 A；CN 108047227 A；CN 107973536 A)。

然而，现在用于混凝土领域的消泡剂也存在一些不足，例如：一些疏水性较强的消泡剂，其消泡效率较高，但是和其他外加剂(尤其是减水剂)水溶液的相容性差，只能通过复配助溶剂来解决，大大增加了成本；而一些相容性较好的消泡剂，它们的消泡效率又不够高。因此，通过分子设计改变传统消泡剂的化学结构，开发同时具备高相容性和消泡效率的新型混凝土用消泡剂是十分必要的。然而由于受到学科交叉的限制，这方面的研究目前很少有人涉及。

发明内容

针对现有技术中，传统的混凝土消泡剂，相容性和消泡效率无法兼具的问题。本发明提供了一种具有全新结构的基于聚氨基酸的混凝土消泡剂及其制备方法和应用。从化学结构上来看，它在氨基酸聚合物上分别接枝亲水和疏水链段，这相当于将多个单链型表面活性剂作为单体共聚起来，因此具有比传统的单链型消泡剂更高的表面活性，以及更好的相容性和消泡效率，能够在短时间内抑制新拌混凝土中大气泡的生成，降低混凝土的含气量，从而使混凝土具有较高的硬化强度和耐久性。

本发明提供了一种混凝土消泡剂，其分子为在聚氨基酸的羧基上接枝多个亲水链段和疏水链段，其中亲水链段为含有4～10个重复单元的聚乙二醇或聚乙烯亚胺，疏水链段为含有11～17个碳原子的直链烷基；所述聚氨基酸选自聚天冬胺酸或聚谷氨酸；它相当于将多个单链型表面活性剂分子共价绑定在一起的聚合物表面活性剂结构，使每个表面活性剂单元能够在气液界面更加紧密有序的排列。这样相比传统的单链型消泡剂，不仅增加了水相的相容性，也大大提高了其表面活性和消泡效率。

本发明所述一种混凝土消泡剂，其结构符合下述通式：

其中，a＝1或2；b＝10～1000的整数；c＝3～9的整数；X＝O或NH；R为含有11～17个碳原子的直链烷基。

本发明所述的混凝土消泡剂的基本合成路线如下所示:

上述合成路线采用本领域公知的反应类型实现，先在聚天冬氨酸或聚谷氨酸的羧基上通过酰胺化反应接枝聚乙二醇或聚乙烯亚胺的亲水链段，得到中间体，再与长链烷基羧酸进行酰胺化反应使中间体带上疏水链段R。

优选的，本发明所述混凝土消泡剂的制备方法，包括以下步骤：