專利名稱：混凝土復(fù)合引氣劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土的外加劑，尤其涉及一種能夠顯著提高混凝土耐久性能的混凝土 引氣劑及其制備方法。
目前，混凝土引氣劑的種類很多，有陰離子活性劑、陽(yáng)離子活性劑、非離子活性劑和兩 性離子活性劑等類型，應(yīng)用最為廣泛的是以陰離子活性劑為主的引氣劑，例如有松香類、烷 基苯磺酸鹽類和其他類型。然而，單一物質(zhì)的引氣劑在使用性能方面有較大的局限性和不足， 不能夠全面地提高混凝土的性能。有些單一物質(zhì)的引氣劑引氣效果較好，但引入的氣泡不是 細(xì)膩、均勻和穩(wěn)定的微小氣泡，這樣的引氣劑會(huì)顯著降低混凝土的強(qiáng)度等性能；有些單一物 質(zhì)的引氣劑引入的氣泡質(zhì)量較好，但它的引氣效果一般，不能夠引入足夠多的微小氣泡，這 樣的引氣劑并不能夠顯著地提高混凝土的耐久性能。因此，多種表面活性材料的復(fù)合引氣劑 成為新型引氣劑的研究熱點(diǎn)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種引氣效果好、并能顯著提高 混凝土性能的混凝土引氣劑，還提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉的混凝土引氣劑的
制備方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種混凝土復(fù)合引氣劑，其特征在于所 述復(fù)合引氣劑是由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分混合配制而成 馬來(lái)松香皂 20%~30% 十二烷基苯磺酸鈉 10%~20% 椰子油二乙醇酰胺 8%~10% 和 水 40%~62%; 所述馬來(lái)松香皂的分子結(jié)構(gòu)式為<formula>formula see original document page 4</formula>上式中的-(CH2CH20、COR基分子量為400~600，其中R為垸基。該分子結(jié)構(gòu)式中n的
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容取值一般為8~12。該分子結(jié)構(gòu)式中的R —般為C6 C10烷基。
上述的復(fù)合引氣劑的基本組分為馬來(lái)松香皂，其可以是先通過(guò)馬來(lái)酸酐與松香聚合，再 與聚乙二醇反應(yīng)形成馬來(lái)松香聚合物，然后皂化得到。馬來(lái)松香皂能夠引入細(xì)膩、均勻和穩(wěn) 定的微小氣泡，但是引氣量不夠，還需要添加增泡組分；上述復(fù)合引氣劑的增泡組分為十二 烷基苯磺酸鈉，十二垸基苯磺酸鈉的合成可以是用丙烯作為原材料先聚合成丙烯四聚體十二 烯(C12H24)，然后再與苯共聚成十二垸基苯復(fù)雜混合物，經(jīng)發(fā)煙硫酸磺化成十二烷基苯磺酸， 并用氫氧化鈉中和成鈉鹽。上述的十二垸基苯磺酸鈉屬陰離子表面活性劑，起泡快，引氣量 大，但氣泡穩(wěn)定性較差，十二烷基苯磺酸鈉是一種常見(jiàn)的化工原料，也可直接從市場(chǎng)上購(gòu)得。 為了使泡沫體系穩(wěn)定，引氣劑還要添加能延長(zhǎng)泡沫存在時(shí)間的穩(wěn)泡劑，本發(fā)明復(fù)合引氣劑的 穩(wěn)泡組分為椰子油二乙醇酰胺，椰子油二乙醇酰胺為一種常見(jiàn)的化工原料，也可直接從市場(chǎng) 上購(gòu)得。將以上這三種組分按照基本組分20%~30%、增泡組分10%~20%、穩(wěn)泡組分8%~10% 和稀釋水40%~62%的配比混合均勻即可生產(chǎn)出本發(fā)明的復(fù)合引氣劑。
本發(fā)明還提供一種混凝土復(fù)合引氣劑的制備方法，包括以下步驟
(1) 準(zhǔn)備原料按下述質(zhì)量分?jǐn)?shù)準(zhǔn)備所需的原料 馬來(lái)松香皂 20%~30% 十二烷基苯磺酸鈉 10%~20% 椰子油二乙醇酰胺 8%~10% 和
水 40%~62%;
(2) 混合配制將所述的馬來(lái)松香皂加入到水中并攪拌均勻，在70'C 15(TC溫度下再 加入所述的十二垸基苯磺酸鈉和椰子油二乙醇酰胺，充分混合攪拌均勻后得到混凝土復(fù)合引 氣劑。
上述的制備方法中，所述馬來(lái)松香皂的合成方法為取4~6份質(zhì)量的松香粉碎并加入反
應(yīng)釜中，惰性氣體保護(hù)下(優(yōu)選氮?dú)鈿夥?，先加熱使所述松香熔融，再將1 1,2份質(zhì)量的馬 來(lái)酸酐加入到反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在5(TC 195'C，待反應(yīng)生成的馬來(lái)松香中間 體耦合完畢；然后將溫度降低到5(TC 8(TC，繼續(xù)在惰性氣體保護(hù)下加入1.5-2.25份質(zhì)量的 聚乙二醇，保溫后加入2.5~4份質(zhì)量的氫氧化鈉溶液(質(zhì)量濃度優(yōu)選25%~35%)，并在 9(TC 10(TC溫度下再保溫，最后冷卻得到所述的馬來(lái)松香皂。
在上述合成馬來(lái)松香皂的過(guò)程中， 一般加熱至5(TC 165-C即可使所述的松香熔融。 在上述合成馬來(lái)松香皂的過(guò)程中，由于所述的松香與馬來(lái)酸酐的合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)， 因此馬來(lái)酸酐宜邊攪拌(機(jī)械攪拌)邊逐漸加入，保持反應(yīng)釜的溫度在50'C 195'C，馬來(lái)酸酐不能加入太快，若馬來(lái)酸酐加入太快，則反應(yīng)劇烈，會(huì)放出大量的熱，引起反應(yīng)釜溫度迅
速升高。
在上述合成馬來(lái)松香皂的過(guò)程中，所述松香與馬來(lái)酸酐反應(yīng)生成的馬來(lái)松香中間體耦合 完畢所需的反應(yīng)時(shí)間一般為4~7 h。
在上述合成馬來(lái)松香皂的過(guò)程中，所述氫氧化鈉溶液添加以前需要先進(jìn)行一次保溫，該 保溫的時(shí)間優(yōu)選控制在0.3~2 h;所述氫氧化鈉溶液添加以后需要再進(jìn)行一次保溫(即 9(TC 100'C溫度下的再保溫)，該保溫的時(shí)間優(yōu)選控制在2~4 h。
上述馬來(lái)松香皂合成的主要原理是先將馬來(lái)酸酐與松香聚合，再與聚乙二醇反應(yīng)形成馬 來(lái)松香聚合物，然后皂化而得到，該合成反應(yīng)的主反應(yīng)式為
HO(CH2CH20)nCOR NaOH
COOH
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明復(fù)合引氣劑的優(yōu)點(diǎn)在于克服了單一物質(zhì)用作引氣劑的局限性和 不足，通過(guò)研究和選擇復(fù)合材料，并從材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成特點(diǎn)著手，遵循界面化學(xué)的原 理，發(fā)揮復(fù)合材料產(chǎn)生的協(xié)同及疊加效應(yīng)作用，提供了一種水溶性的新型復(fù)合引氣劑。本發(fā) 明的混凝土復(fù)合引氣劑達(dá)到了較好的引氣效果，并全面地提高了混凝土的性能，尤其是顯著 提高了混凝土的耐久性能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:
一種本發(fā)明的混凝土復(fù)合引氣劑，該復(fù)合引氣劑是由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分混合配制而成: 馬來(lái)松香皂 30% 十二烷基苯磺酸鈉 20%椰子油二乙醇酰胺 10%和 水 40%。
上述的混凝土復(fù)合引氣劑的制備方法為將3.0kg馬來(lái)松香皂加入到4.0kg的自來(lái)水中并 攪拌均勻，在7(TC 80'C溫度下再加入2.0kg的十二烷基苯磺酸鈉和l.Okg的椰子油二乙醇酰 胺，充分混合攪拌均勻后得到本實(shí)施例的混凝土復(fù)合引氣劑。
本實(shí)施例用到的馬來(lái)松香皂是通過(guò)以下步驟制備得到取4.0kg的松香粉碎并加入反應(yīng) 釜中，氮?dú)鈿夥障录訜嶂?3(TC 165'C使松香熔融，在不斷攪拌的情況下，再將0.8kg的馬來(lái) 酸酐加入到反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)溫度控制在18(TC 195'C，反應(yīng)時(shí)間為5h;待反應(yīng)生 成的馬來(lái)松香中間體(常溫下為黑色膠狀固體)耦合完畢后，將溫度降低到50°C~80°C，再 迅速加入1.5kg的聚乙二醇，保溫2h得到常溫下呈棕色玻璃狀的固體(脆性大于松香且不溶 于水)；最后加入的2.5kg的氫氧化鈉溶液(質(zhì)量濃度為30%)，并在9(TC溫度下再保溫2h， 得到棕色漿狀水溶性的馬來(lái)松香皂。
實(shí)施例2:
一種本發(fā)明的混凝土復(fù)合引氣劑，該復(fù)合引氣劑是由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分混合配制而成 馬來(lái)松香皂 25% 十二烷基苯磺酸鈉 15% 椰子油二乙醇酰胺 9% 水 51% 。
上述的混凝土復(fù)合引氣劑的制備方法為將5.0kg馬來(lái)松香皂加入到10.2kg的自來(lái)水中 并攪拌均勻，在150'C溫度下再加入3.0kg的十二烷基苯磺酸鈉和1.8kg的椰子油二乙醇酰胺， 充分混合攪拌均勻后得到本實(shí)施例的混凝土復(fù)合引氣劑。
本實(shí)施例用到的馬來(lái)松香皂是通過(guò)以下步驟制備得到取5.0kg的松香粉碎并加入反應(yīng) 釜中，氮?dú)鈿夥障录訜嶂?3(TC 165'C使松香熔融，在不斷攪拌的情況下，再將1.0kg的馬來(lái) 酸酐加入到反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)溫度控制在18(TC 195X:，反應(yīng)時(shí)間為5h;待反應(yīng)生 成的馬來(lái)松香中間體(常溫下為黑色膠狀固體)耦合完畢后，將溫度降低到50°C~80°C，再 迅速加入2.0kg的聚乙二醇，再保溫2小時(shí)得到常溫下呈棕色玻璃狀的固體(脆性大于松香 且不溶于水)；最后加入的3.0kg的氫氧化鈉溶液(質(zhì)量濃度為30%)，并在90。C溫度下再保 溫2小時(shí)，得到棕色漿狀水溶性的馬來(lái)松香皂。
7實(shí)施例3:
一種本發(fā)明的混凝土復(fù)合引氣劑，該復(fù)合引氣劑是由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分混合配制而成-馬來(lái)松香皂 20% 十二垸基苯磺酸鈉 10% 椰子油二乙醇酰胺 8% 水 62%。
將馬來(lái)松香皂5 kg加入到15.5 kg的自來(lái)水中并攪拌均勻，在IOO'C溫度下再加入2.5kg 的十二烷基苯磺酸鈉和2kg的椰子油二乙醇酰胺，充分混合攪拌均勻后得到混凝土復(fù)合引氣劑。
本實(shí)施例用到的馬來(lái)松香皂是通過(guò)以下步驟制備得到取6.0kg的松香粉碎并加入反應(yīng) 釜中，氮?dú)鈿夥障录訜嶂?3(TC 165'C使松香熔融，在不斷攪拌的情況下，再將1.2kg的馬來(lái) 酸酐加入到反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)溫度控制在180'C~195°C，反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)；待反 應(yīng)生成的馬來(lái)松香中間體(常溫下為黑色膠狀固體)耦合完畢后，將溫度降低到5(TC 8(TC， 再迅速加入2.25kg的聚乙二醇，再保溫2小時(shí)得到常溫下呈棕色玻璃狀的固體(脆性大于松 香且不溶于水)；最后加入的4.0kg的氫氧化鈉溶液(質(zhì)量濃度為30%)，并在卯'C溫度下再 保溫2小時(shí)，得到棕色漿狀水溶性的馬來(lái)松香皂。
權(quán)利要求
1、一種混凝土復(fù)合引氣劑，其特征在于所述復(fù)合引氣劑是由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分混合配制而成馬來(lái)松香皂 20％～30％十二烷基苯磺酸鈉10％～20％椰子油二乙醇酰胺8％～10％和水 40％～62％；所述馬來(lái)松香皂的分子結(jié)構(gòu)式為上式中的-(CH2CH2O)nCOR基分子量為400～600，其中R為烷基。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土復(fù)合引氣劑，其特征在于所述分子結(jié)構(gòu)式中n的取值 為8~12。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土復(fù)合引氣劑，其特征在于所述分子結(jié)構(gòu)式中的R 為C6 C10烷基。
4、 一種混凝土復(fù)合引氣劑的制備方法，包括以下步驟(1) 準(zhǔn)備原料按下述質(zhì)量分?jǐn)?shù)準(zhǔn)備所需的原料 馬來(lái)松香皂 20%~30% 十二烷基苯磺酸鈉 10%~20% 椰子油二乙醇酰胺 8%~10% 和水 40%~62%;(2) 混合配制將所述的馬來(lái)松香皂加入到水中并攪拌均勻，在7CTC 15CTC溫度下再 加入所述的十二烷基苯磺酸鈉和椰子油二乙醇酰胺，充分混合攪拌均勻后得到混凝土復(fù)合引 氣劑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述馬來(lái)松香皂的合成方法為-取4 6份質(zhì)量的松香粉碎并加入反應(yīng)釜中，惰性氣體保護(hù)下，先加熱使所述松香熔融，再將1 1，2份質(zhì)量的馬來(lái)酸酐加入到反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在5(TC 195'C，直至 反應(yīng)生成的馬來(lái)松香中間體耦合完畢；然后將溫度降低到5(TC 80'C，繼續(xù)在惰性氣體保護(hù)下加入1.5~2.25份質(zhì)量的聚乙二醇，保溫后加入2.5~4份質(zhì)量的氫氧化鈉溶液，并在 90。C 10(TC溫度下再保溫，最后冷卻得到所述的馬來(lái)松香皂。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于在合成馬來(lái)松香皂過(guò)程中，加熱至 50°C~165 °C使所述松香熔融。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于在合成馬來(lái)松香皂過(guò)程中，所述松香 與馬來(lái)酸酐反應(yīng)生成的馬來(lái)松香中間體耦合完畢所需的反應(yīng)時(shí)間為4 7h。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于在合成馬來(lái)松香皂過(guò)程中，所述氫氧 化鈉溶液添加以前，保溫的時(shí)間為0.3 2h;所述氫氧化鈉溶液添加以后，90。C 10CTC溫度下 再保溫的時(shí)間為2 4h。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5~8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量 濃度為25%~35%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種混凝土復(fù)合引氣劑及其制備方法，該復(fù)合引氣劑是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～30％的馬來(lái)松香皂、10～20％的十二烷基苯磺酸鈉、8～10％的椰子油二乙醇酰胺和40～62％的水配制而成；其具體的制備方法為將馬來(lái)松香皂加入到水中并攪拌均勻，在70℃～150℃溫度下再加入十二烷基苯磺酸鈉和椰子油二乙醇酰胺，充分混合攪拌均勻后得到混凝土復(fù)合引氣劑。本發(fā)明的混凝土引氣劑引氣效果好，能顯著提高混凝土性能。
文檔編號(hào)C04B103/50GK101549972SQ20091004338
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者何德強(qiáng), 勇 徐, 李桃凡, 田承宇, 羅文智, 超 袁 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電第八工程局有限公司