阅读说明：本技术 一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂及其生产方法 (Mortar type foam concrete foaming agent and production method thereof ) 是由 王利亚 董子轩 吕文朴 李森兰 李波 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂,发泡剂是由以下各组分制备而成：羟基植物油、丁二酸、磷酸、聚丙烯酸、硼砂、二水草酸、NaOH、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、三乙醇胺、水,一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法,包括以下步骤：先制得羟基植物油,取水,丁二酸、磷酸、聚丙烯酸、硼砂、二水草酸加入到反应釜,加热均匀搅拌形成透明溶液；将NaOH配成溶液,缓慢加入反应釜中；将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入反应釜中,混合均匀后再向反应釜中加入羟基植物油、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、三乙醇胺；再加入一定量的水均匀反应后得到发泡剂,本发明的生产工艺简单、使用方便、成本低廉,无毒无害、无污染。(The invention provides a mortar type foam concrete foaming agent which is prepared from the following components: hydroxyl vegetable oil, succinic acid, phosphoric acid, polyacrylic acid, borax, oxalic acid dihydrate, NaOH, coconut fatty acid diethanolamide, fatty alcohol-polyoxyethylene ether sodium sulfate, triethanolamine and water, and the production method of the mortar type foam concrete foaming agent comprises the following steps: firstly, preparing hydroxyl vegetable oil, adding water, succinic acid, phosphoric acid, polyacrylic acid, borax and oxalic acid dihydrate into a reaction kettle, heating uniformly and stirring to form a transparent solution; preparing NaOH into a solution, and slowly adding the solution into a reaction kettle; adding sodium fatty alcohol-polyoxyethylene ether sulfate into a reaction kettle, uniformly mixing, and then adding hydroxyl vegetable oil, coconut oil fatty acid diethanolamide and triethanolamine into the reaction kettle; and a certain amount of water is added for uniform reaction to obtain the foaming agent.)

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂及其生产方法

技术领域

本发明属于泡沫混凝土技术领域，具体涉及一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂及其生产方法。

背景技术

泡沫混凝土具有密度小、保温隔音，不易燃、使用寿命长，对环境污染小、易回收再利用等优良性能。其在建筑保温，坑道、管线回填，铁路、公路路基构筑中，已经得到广泛应用。但由纯水泥生产的泡沫混凝土，吸水率高，很容易开裂，这严重制约了泡沫混凝土的应用范围。为解决泡沫混凝土的这两个问题，人们不得不采取：①掺入有机或无机纤维，②使用玻璃纤维网格布，③掺入粉煤灰等手段。其中，①②③均不能降低泡沫混凝土的吸水率，①、②虽能解决抗裂问题，但其使生产工艺变得复杂，且从长远看对环境也是一种严重污染，③参量低抗裂效果不明显，参量高又影响制品的抗压强度。

生产泡沫混凝土的发泡剂、混凝土浆料添加剂的最终目的都是尽可能地提高同容重的泡沫混凝土制品的力学强度、降低其导热系数和吸水率等性能，同时使用方便、成本低廉。然而，当前的发泡剂专利文献，有相当一部分，仅报道泡沫混凝土发泡剂的泡沫单独存放时的泌水性、泡沫稳定时间以及发泡倍数等指标，而不谈其泡沫混凝土制品的性能如何。一些文献虽然报道了其泡沫混凝土制品的抗压强度，但又不谈其泡沫混凝土制品的容重。极少文献比较详细地介绍了其发泡剂或混凝土浆料添加剂的组成及相关泡沫混凝土制品的容重、性能，从泡沫混凝土制品的性能指标看，的确很诱人，但从其配方组成看，成本太高，其应用范围势必受限，即很难大规模应用于建筑领域。很明显如果能把水泥砂浆制成泡沫混凝土，且其泡孔疏水，则其制品的吸水率、抗裂性能都将会得到显著提高，并且水泥用量也会大大降低。

发明内容

本发明的目的是解决现有泡沫混凝土发泡剂的不足，提供一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂及其生产方法，它不但具有常规发泡剂的优良性能，而且兼有减水剂、疏水剂和有机纤维的功能，可把含有粉煤灰（或矿粉、硅灰）和沙子的混凝土浆料制成砂浆泡沫混凝土。其生产工艺简单、使用方便、成本低廉，无毒无害、无污染。其泡沫混凝土制品的力学性能、导热系数、吸水率等，均显著优于当前的同容重泡沫混凝土制品。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成：羟基植物油1.8~2.5份、丁二酸0.74~0.76份、磷酸1.7~1.8份、聚丙烯酸6.04~10.16份、硼砂2~2.5份、二水草酸0.8~0.86份、NaOH2.5~2.6份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.4~0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18.1~18.47份、三乙醇胺0.025~0.035份、水64.43~65.73份。

进一步的，所述羟基植物油是由以下质量份数的各组分制备而成：植物油74~87份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0~10份、酸2~10份、水4~7份。

进一步的，所述植物油为花生油、豆油、菜油、蓖麻油或橄榄油中的任意一种。

进一步的，所述酸为硝酸、硫酸、十二烷基苯磺酸中的任意一种。

进一步的，所述羟基植物油是由以下质量份数的各组分制备而成：植物油74~87份、十二烷基苯磺酸6~20份、水4~7份。

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计算，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0~10份、酸2~10份、蒸馏水4~7份于回流加热搅拌反应器中，搅拌混合均匀；

步骤二、按质量份数计算，在步骤一中的反应器中加入植物油74~87份，在反应温度为95~105℃，反应时间为1~2h，得羟基植物油；

步骤三、按质量份数计算，取64.43~65.73份水的3/5，丁二酸0.74~0.76份、磷酸1.7~1.8份、聚丙烯酸6.04~10.16份、硼砂2~2.5份、二水草酸0.8~0.86份加入到反应釜，在温度反应条件为105~115℃的条件下，均匀搅拌形成透明溶液；

步骤四、按质量份数计算，取64.43~65.73份水的1/5将2.5~2.6份的NaOH配成溶液，缓慢加入到步骤三中的反应釜中；

步骤五、按质量份数计算，称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18.1~18.47份加入到步骤四中的反应釜中，混合均匀后再向反应釜中加入步骤二制得的羟基植物油1.8~2.5份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.4~0.5份、三乙醇胺0.025~0.035份；

步骤六、按质量份数计算，取剩余的64.43~65.73份水的1/5加入到步骤五中的反应釜中，均匀反应后得到发泡剂。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：

1、本发明发泡剂的发泡倍数可达3.7m³/kg，泡沫柔韧性好，在砂浆中不易破泡，因此每公斤发泡剂可以生产容重为600kg/m³的砂浆泡沫混凝土4.0m³左右；

2、所得砂浆泡沫混凝土，不仅水泥用量小，而且不会开裂，吸水率低、抗压强度高；

3、发泡剂本身及其泡沫混凝土制品对环境不产生任何负面影响。

附图说明

图1是花生油羟基化反应的薄层层析图谱图。

具体实施方式

结合实施例对本发明加以详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成：羟基植物油1.8~2.5份、丁二酸0.74~0.76份、磷酸1.7~1.8份、聚丙烯酸6.04~10.16份、硼砂2~2.5份、二水草酸0.8~0.86份、NaOH2.5~2.6份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.4~0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18.1~18.47份、三乙醇胺0.025~0.035份、水64.43~65.73份。

进一步的，所述羟基植物油是用植物油（菜油、蓖麻油、橄榄油等）酸催化加水，即通过在其脂肪酸根中的碳碳双键加水引入羟基，称其为羟基植物油；羟基植物油是由以下质量份数的各组分制备而成：植物油74~87份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0~10份、酸2~10份、水4~7份。

进一步的，所述植物油为花生油、豆油、菜油、蓖麻油或橄榄油中的任意一种。

进一步的，所述酸为硝酸、硫酸、十二烷基苯磺酸中的任意一种。

进一步的，当酸为十二烷基苯磺酸时，羟基植物油由以下质量份数的各组分制备而成：植物油74~87份、十二烷基苯磺酸6~20份、水4~7份；

首先，用植物油（菜油、蓖麻油、橄榄油等）酸催化加水，即通过在其脂肪酸根中的碳碳双键加水引入羟基，称其为羟基植物油。而后按如下表配方和步骤进行发泡剂制备。

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计算，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0~10份、酸2~10份、蒸馏水4~7份于回流加热搅拌反应器中，搅拌混合均匀；

步骤二、按质量份数计算，在步骤一中的反应器中加入植物油74~87份，在反应温度为95~105℃，反应时间为1~2h，得羟基植物油；

步骤三、按质量份数计算，取64.43~65.73份水的3/5，丁二酸0.74~0.76份、磷酸1.7~1.8份、聚丙烯酸6.04~10.16份、硼砂2~2.5份、二水草酸0.8~0.86份加入到反应釜，在温度反应条件为105~115℃的条件下，均匀搅拌形成透明溶液；

步骤四、按质量份数计算，取64.43~65.73份水的1/5将2.5~2.6份的NaOH配成溶液，缓慢加入到步骤三中的反应釜中；

步骤五、按质量份数计算，称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18.1~18.47份加入到步骤四中的反应釜中，混合均匀后再向反应釜中加入步骤二制得的羟基植物油1.8~2.5份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.4~0.5份、三乙醇胺0.025~0.035份；

步骤六、按质量份数计算，取剩余的64.43~65.73份水的1/5加入到步骤五中的反应釜中，均匀反应后得到发泡剂。

实施例2

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表1；

表1 羟基菜油发泡剂配方

其中羟基菜油的原料配方如表1-1。

表1-1 羟基菜油的原料配方

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计算，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5份、硝酸4份、蒸馏水4份于回流加热搅拌反应器中，搅拌混合均匀；

步骤二、按质量份数计算，在步骤一中的反应器中加入菜油87份，在反应温度为100℃，反应时间为1.5h，得羟基花生油；用G254硅胶板薄层析层析、磷钼酸显色检测，乙酸乙酯溶样，注意保持浓度相同，环己烷：丙酮=9.5：0.5（体积比）展开（点样量相同），以新增点的大小不再变化为终点。所以如此判断终点的原因在于，菜油中的不饱和脂肪酸的含量不是100%，因此原料点不可能消失，大小变化也不显著。

图1中，HS为花生油的乙酸乙酯溶液；P2为反应结束时所取反应液样品的乙酸乙酯溶液；“6+H⁺”为“6501+HNO₃”；HJ为环己烷；BT为丙酮。由图1可以看出，在展开剂为，环己烷:丙酮=9.5：0.5时，按自下而上排列，原料与反应液样品，以位置不同共有7个点，依次编号为1，2，3，4，5，6，7。其中2，5，7为花生油的组分，6为“6501+HNO₃”，而1，3，4三个点为反应液中新增的组分点。可以此三点的变化判断反应终点。

步骤三、按质量份数计算，取64.43份水的3/5，丁二酸0.76份、磷酸1.77份、聚丙烯酸6.16份、硼砂2.04份、二水草酸0.81份加入到反应釜，在温度反应条件为100℃的条件下，均匀搅拌形成透明溶液；

步骤四、按质量份数计算，取64.43份水的1/5将2.58份的NaOH配成溶液，缓慢加入到步骤三中的反应釜中；

步骤五、按质量份数计算，称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18.47份加入到步骤四中的反应釜中，混合均匀后再向反应釜中加入步骤二制得的羟基羟基菜油2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.44份、三乙醇胺0.03份；

步骤六、按质量份数计算，取剩余的64.43份水的1/5加入到步骤五中的反应釜中，均匀反应后得到发泡剂。

实施例3

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表2；

表2 羟基花生油发泡剂配方

其中羟基花生油的原料配方如表2-1。

表2-1 羟基花生油的原料配方

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计算，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5份、硝酸4份、蒸馏水6份于回流加热搅拌反应器中，搅拌混合均匀；

步骤二、按质量份数计算，在步骤一中的反应器中加入花生油85份，在反应温度为100℃，反应时间为1.5h，得羟基花生油；用G254硅胶板薄层析层析、磷钼酸显色检测，乙酸乙酯溶样，注意保持浓度相同，环己烷：丙酮=9.5：0.5（体积比）展开（点样量相同），以新增点的大小不再变化为终点。所以如此判断终点的原因在于，菜油中的不饱和脂肪酸的含量不是100%，因此原料点不可能消失，大小变化也不显著。

步骤三、按质量份数计算，取65.6份水的3/5，丁二酸0.74份、磷酸1.74份、聚丙烯酸6.04份、硼砂2份、二水草酸0.8份加入到反应釜，在温度反应条件为100℃的条件下，均匀搅拌形成透明溶液；

步骤四、按质量份数计算，取65.6份水的1/5将2.52份的NaOH配成溶液，缓慢加入到步骤三中的反应釜中；

步骤五、按质量份数计算，称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18.1份加入到步骤四中的反应釜中，混合均匀后再向反应釜中加入步骤二制得的羟基羟基花生油2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.44份、三乙醇胺0.03份；

步骤六、按质量份数计算，取剩余的65.6份水的1/5加入到步骤五中的反应釜中，均匀反应后得到发泡剂。

实施例4

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表3；

表3 羟基豆油发泡剂配方

其中羟基豆油的原料配方如表3-1。

表3-1 羟基花生油的原料配方

按表3、3-1，称取原料，按实施例2的方法和步骤，先制备羟基豆油，而后制备羟基豆油发泡剂。

实施例5

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表4；

表4羟基菜油发泡剂配方

其中羟基菜油的原料配方如表4-1。

表4-1 羟基菜油的原料配方

按表4、4-1，称取原料，按实施例2的方法和步骤，先制备羟基菜油，而后制备羟基菜油发泡剂。

实施例6

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表5；

表5 羟基菜油发泡剂配方

其中羟基菜油的原料配方如表5-1。

表5-1 羟基菜油的原料配方

按表5、5-1，称取原料，按实施例2的方法和步骤，先制备羟基菜油，而后制备羟基菜油发泡剂。

实施例7

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表6；

表6 羟基菜油发泡剂配方

其中羟基菜油的原料配方如表6-1。

表6-1 羟基菜油的原料配方

按表6、6-1，称取原料，种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计算，十二烷基苯磺酸14.31份于回流加热搅拌反应器中，搅拌混合均匀；

步骤二、按质量份数计算，在步骤一中的反应器中加入菜油81.68份，在反应温度为100℃，反应时间为1.5h，得羟基菜油；

步骤三~步骤步骤六按实施例2的方法和步骤，先制备羟基菜油，而后制备羟基菜油发泡剂。

实施例8

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表7；

表7 羟基花生油发泡剂配方

其中羟基花生油的原料配方如表7-1。

表7-1 羟基花生油的原料配方

按表7、7-1，称取原料，按实施例2的方法和步骤，先制备羟基花生油，而后制备羟基花生油发泡剂。

实施例9

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表8；

表8 羟基花生油发泡剂配方

其中羟基花生油的原料配方如表8-1。

表8-1 羟基花生油的原料配方

按表8、8-1，称取原料，按实施例2的方法和步骤，先制备羟基花生油，而后制备羟基花生油发泡剂。

实施例10

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表9；

表9 羟基花生油发泡剂配方

其中羟基花生油的原料配方如表9-1。

表9-1 羟基花生油的原料配方

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计算，十二烷基苯磺酸14.8份、蒸馏水4.2份于回流加热搅拌反应器中，搅拌混合均匀；

步骤二、按质量份数计算，在步骤一中的反应器中加入植物油81份，在反应温度为100℃，反应时间为1.2h，得羟基花生油；用G254硅胶板薄层析层析、磷钼酸显色检测，乙酸乙酯溶样，注意保持浓度相同，环己烷：丙酮=9.5：0.5（体积比）展开（点样量相同），以新增点的大小不再变化为终点。所以如此判断终点的原因在于，菜油中的不饱和脂肪酸的含量不是100%，因此原料点不可能消失，大小变化也不显著。

步骤三~步骤六按实施例2的方法和步骤，先制备羟基花生油，而后制备羟基花生油发泡剂。

实施例11

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表10；

表10 羟基豆油发泡剂配方

其中羟基豆油的原料配方如表10-1。

表10-1 羟基豆油的原料配方

按表10、10-1，称取原料，按实施例2的方法和步骤，先制备羟基豆油，而后制备羟基豆油发泡剂。

实施例12

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表11；

表11 羟基豆油发泡剂配方

其中羟基豆油的原料配方如表11-1。

表11-1 羟基豆油的原料配方

按表11、11-1，称取原料，按实施例2的方法和步骤，先制备羟基豆油，而后制备羟基豆油发泡剂。

实施例13

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂，发泡剂是由以下质量份数的各组分制备而成，见表12；

表12 羟基豆油发泡剂配方

其中羟基豆油的原料配方如表12-1。

表12-1 羟基豆油的原料配方

一种砂浆型泡沫混凝土发泡剂的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计算，十二烷基苯磺酸17.9份、蒸馏水7份于回流加热搅拌反应器中，搅拌混合均匀；

步骤二、按质量份数计算，在步骤一中的反应器中加入豆油75.1份，在反应温度为100℃，反应时间为1.2h，得羟基豆油；用G254硅胶板薄层析层析、磷钼酸显色检测，乙酸乙酯溶样，注意保持浓度相同，环己烷：丙酮=9.5：0.5（体积比）展开（点样量相同），以新增点的大小不再变化为终点。所以如此判断终点的原因在于，菜油中的不饱和脂肪酸的含量不是100%，因此原料点不可能消失，大小变化也不显著。

步骤三~步骤六按实施例2的方法和步骤，先制备羟基豆油，而后制备羟基豆油发泡剂。

本发明的羟基植物油制备，植物油可以选取价格便宜易得且其脂肪酸中含有较多碳碳双键的植物油，不限于菜油、花生油和豆油。6501也可以用其它表面活性剂代替，包括阳离子或阴离子表面活性剂。所用催化剂，不限于硝酸，也可以用易溶于水的有机酸或其他无机酸。催化剂和表面活性剂的用量在5%左右，且催化剂酸的摩尔数量是表面活性剂摩尔数量的120～150%。

在砂浆发泡剂中，羟基植物油的占比为1.8～2.5%，因植物油的种类批次不同而不同。表面活性剂以6501为最佳，用量在5%左右。无机酸用量在2.0～2.7%，因无机酸的种类不同而不同。兼有表面活性和催化活性的十二烷基苯磺酸，用量在14.3～17.9%，但就羟基植物油的生产成本来看，不如单一表面活性剂配合使用无机酸。

本发明制备出发泡剂，它不但具有常规发泡剂的优良性能，而且兼有减水剂、疏水剂和有机纤维的功能，可把含有粉煤灰（或矿粉、硅灰）和沙子的混凝土浆料制成砂浆泡沫混凝土。其生产工艺简单、使用方便、成本低廉，无毒无害、无污染。其泡沫混凝土制品的力学性能、导热系数、吸水率等，均显著优于当前的同容重泡沫混凝土制品。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。还需要说明的是，在本文中，诸如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。