包含颗粒状无机材料的泡沫形成用组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于形成泡沫的水性组合物，其包含表面活性剂和颗粒状无机材料，以及可选的一种或多种聚合物，例如土壤调节聚合物和/或增粘聚合物。本发明专利技术还涉及所述水性组合物的用途和应用。

Foam forming composition containing granular inorganic materials

The invention relates to a waterborne composition for foams, which comprises surfactants and granular inorganic materials, and one or more polymers, such as soil regulating polymers and / or tackifier polymers. The invention also relates to the use and application of the water based composition.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含颗粒状无机材料的泡沫形成用组合物
本专利技术涉及用于形成泡沫的水性组合物。泡沫可以用于各种应用，例如用于隧道挖掘(钻掘、钻凿)。本专利技术还涉及颗粒状无机材料在泡沫形成中的用途，以及改善泡沫稳定性的方法。
技术介绍
在使用隧道钻掘机(TBM)通过粘性土壤的大口径隧道掘进期间采用水性泡沫。泡沫用作添加流体来填充钻凿室以帮助保持压力而不增加太多水的手段。此外，泡沫有助于防止粘土堵塞机器的挖掘头以及帮助传送带带走挖掘的弃土。泡沫如何工作的机理尚不完全清楚，但是似乎泡沫防止粘土块彼此接触，稀释粘土并防止粘块吸水至粘土变粘的点。还认为泡沫充当润滑剂。经表面活性剂稳定的泡沫的一个问题是在与粘土接触时，与泡沫相关联的表面活性剂和水被高比表面积粘土吸引并吸附，结果是由于崩塌而大大缩短了泡沫的寿命。这导致需要大量的泡沫以便更换崩塌的泡沫，造成液体从钻孔中排出的问题，需要将泡沫快速输送到钻孔，并需要在钻凿位置供应和维持大量的泡沫组合物。此外，在隧道钻掘机停机之后，经常发现在TBM启动时，泡沫已经崩解。WO01/12952A1公开了一种用于隧道挖掘的泡沫水溶液，其含有阴离子表面活性剂和β-萘磺酸酯-甲醛缩合物(BNS)。在这种情况下，需要非常大量的表面活性剂溶液，据推测这是由于缺乏泡沫溶液的稳定性。因此，现有技术构成了问题。
技术实现思路
本专利技术在所附权利要求中限定。具体而言，本专利技术体现为一种用于形成泡沫的水性组合物，所述组合物包含表面活性剂和颗粒状无机材料，以及可选的一种或多种聚合物，例如土壤调节聚合物、和/或增粘聚合物和/或抗沉降剂。根据本专利技术的一些实施方案，水性组合物中的表面活性剂被吸收在颗粒状无机材料上。根据本专利技术，已经发现与现有技术的组合物相比，泡沫稳定性增大。据认为，改善的稳定性是由于颗粒状无机材料的存在而带来的。根据一个实施方式，本专利技术组合物的表面活性剂可以包含一种或多种阴离子表面活性剂、或一种或多种阳离子表面活性剂、或一种或多种两性表面活性剂、或一种或多种非离子表面活性剂、一种或多种脂肪酸胺或其任意组合。这种表面活性剂在隧道钻凿泡沫的应用中特别有用。根据一个实施方式，表面活性剂是阴离子表面活性剂，例如乙氧基化C12-C14醇硫酸酯的钠盐，例如月桂基醚硫酸钠。根据一个实施方式，表面活性剂是阳离子表面活性剂，例如烷基三甲基卤化铵(如十四烷基三甲基溴化铵或二椰油基二甲基氯化铵)、或二氢化牛脂酰基乙基羟乙基甲基硫酸铵或聚合的季铵酯。根据一个实施方式，颗粒状材料选自由珍珠岩、膨润土、硅灰石、碱土金属碳酸盐或硫酸盐(例如碳酸钙如天然碳酸钙和/或沉淀碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏)、铝硅酸盐(如高岭土、滑石、云母、硅藻土、蛭石、浮石)、氢氧化镁、三水合铝、氧化锌及其组合组成的组。发现这些颗粒可用于改善所形成泡沫的稳定性。根据一个实施方式，无机颗粒状材料选自由滑石、碳酸钙、白云石、氧化锌和高岭土组成的组。发现这些颗粒具有良好的性能，同时容易获得所需的量和质量。根据一个实施方式，无机颗粒状材料是滑石，例如微晶滑石、粗晶滑石、微层滑石或其混合物。根据一个实施方式，无机颗粒状材料的d50为10μm以下，例如5μm以下，例如0.5～3.0μm，例如约1.0μm或约2.0μm，例如其是d50为10μm以下的滑石，例如d50为5μm以下，例如0.5～3.0μm，例如约1.0μm或约2.0μm。发现这些颗粒具有特别有利的性质。根据一个实施方式，表面活性剂与水的比例在0.05～5重量％的范围内。发现这种水平的表面活性剂可产生特别稳定的泡沫。根据一个实施方式，颗粒状无机粉末与水的比例在1～60重量％的范围内。发现这种水平的颗粒状无机粉末可产生特别稳定的泡沫，并且可以同时降低表面活性剂的用量。根据一个实施方式，颗粒状无机粉末与表面活性剂的重量比在500:1～1:1的范围内。发现这种水平的颗粒状无机粉末可产生特别稳定的泡沫，并且可以同时降低表面活性剂的用量。根据一些实施方式，颗粒状无机粉末与表面活性剂的重量比在250:1～2:1的范围内，例如在150:1～5:1的范围内，例如约100:1或约100:3或约30:1。根据本专利技术的一个实施方式，水性组合物可以包含杂质，例如粘土。本专利技术的另一部分是颗粒状无机矿物在隧道挖掘用泡沫的制备中的用途，或在使用水性泡沫的其它最终使用中的用途，例如在制备用于化妆品的泡沫体中的用途。根据该实施方式，颗粒状无机矿物可如根据本专利技术的其它实施方式讨论的那样进行限定，例如，颗粒状无机矿物可以选自由珍珠岩、膨润土、硅灰石、碱土金属碳酸盐或硫酸盐(例如碳酸钙如天然碳酸钙和/或沉淀碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏)、铝硅酸盐(如高岭土、滑石、云母、硅藻土、蛭石、浮石)、氢氧化镁、三水合铝、氧化锌及其组合组成的组。本专利技术的另一部分是一种用于防止在隧道钻掘中大口径设备因挖掘的弃土而堵塞的方法，其包括在水性组合物中使用无机颗粒状材料，以例如形成水性悬浮液或水性泡沫。所述水性组合物可直接使用而不进行发泡，或在泡沫形成后使用。根据该实施方式，颗粒状无机矿物可如根据本专利技术的其它实施方式讨论的那样进行限定，例如，颗粒状无机矿物可以选自由珍珠岩、膨润土、硅灰石、碱土金属碳酸盐或硫酸盐(例如碳酸钙如天然碳酸钙和/或沉淀碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏)、铝硅酸盐(如高岭土、滑石、云母、硅藻土、蛭石、浮石)、氢氧化镁、三水合铝、氧化锌及其组合组成的组。本专利技术的另一部分是一种制备本专利技术的水性组合物的方法，其包括以下步骤：提供表面活性剂；提供颗粒状无机材料；提供水；可选地提供一种或多种聚合物，如土壤调节聚合物和/或增粘聚合物和/或抗沉降剂；和以任意顺序混合所提供的组分。根据该实施方式，混合可以以任意期望的顺序进行。例如，可以将所提供的表面活性剂首先混入水中，然后掺混颗粒状无机材料。例如，可以将所提供的颗粒状无机材料首先混入水中，然后掺混表面活性剂。例如，颗粒状无机材料和表面活性剂可以在干燥状态下组合并加入到水中。例如，可在任意阶段中以干燥或湿润或含水状态掺混任意所提供的可选组分。本专利技术的另一部分是一种用于稳定水性泡沫的方法，其包括以下步骤：提供表面活性剂；提供颗粒状无机材料；可选地提供一种或多种聚合物，例如土壤调节聚合物和/或增粘聚合物和/或抗沉降剂；和将所述组分混入水性泡沫。所述提供的组分可以以任意顺序混入泡沫。本专利技术的另一部分是表面活性剂和颗粒状无机材料用于稳定水性泡沫的用途。本专利技术的另一部分是一种组合物，其包含表面活性剂和颗粒状无机材料以及可选的一种或多种聚合物，如土壤调节聚合物和/或增粘聚合物和/或抗沉降剂，其中所述组合物包含5重量％以下的水，例如3重量％以下的水，例如1重量％以下的水，例如0.5重量％以下的水，例如0.3重量％以下的水，例如0.1重量％以下的水。例如，组合物可以基本上是干燥的。根据一个实施方式，所述干燥组合物可以包含滑石作为颗粒状无机材料，并且表面活性剂是阳离子表面活性剂，例如十四烷基三甲基溴化铵或二椰油基二甲基氯化铵。应当理解，以下描述涉及本专利技术的示例性实施方式，并且不应限制权利要求的范围。具体实施方式所附权利要求所述的本专利技术提供了用于形成泡沫的水性组合物，特别是用于隧道挖掘的泡沫。在地下粘土的隧道挖掘中使用水性泡沫，以帮助排出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成泡沫的水性组合物，所述组合物包含表面活性剂和颗粒状无机材料，以及可选的一种或多种聚合物，例如土壤调节聚合物、和/或增粘聚合物和/或抗沉降剂，其中，所述表面活性剂吸收在所述颗粒状无机材料上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.15 EP 15290008.01.一种用于形成泡沫的水性组合物，所述组合物包含表面活性剂和颗粒状无机材料，以及可选的一种或多种聚合物，例如土壤调节聚合物、和/或增粘聚合物和/或抗沉降剂，其中，所述表面活性剂吸收在所述颗粒状无机材料上。2.如权利要求1所述的水性组合物，其中，所述表面活性剂包含一种或多种阴离子表面活性剂、或一种或多种阳离子表面活性剂、或一种或多种两性表面活性剂、或一种或多种非离子表面活性剂、一种或多种脂肪酸胺或其任意组合。3.如权利要求2所述的水性组合物，其中，所述表面活性剂是阴离子表面活性剂，例如乙氧基化C12-C14醇硫酸酯的钠盐，例如月桂基醚硫酸钠。4.如权利要求2所述的水性组合物，其中，所述表面活性剂是阳离子表面活性剂，例如，烷基三甲基卤化铵，如十四烷基三甲基溴化铵或二椰油基二甲基氯化铵，或二氢化牛脂酰基乙基羟乙基甲基硫酸铵或聚合的季铵酯。5.如前述权利要求中任一项所述的水性组合物，其中，所述颗粒状材料选自由珍珠岩，膨润土，硅灰石，碱土金属碳酸盐或硫酸盐如碳酸钙、如天然碳酸钙和/或沉淀碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏，铝硅酸盐如高岭土、滑石、云母、硅藻土、蛭石、浮石，氢氧化镁，三水合铝，氧化锌及其组合组成的组。6.如前述权利要求中任一项所述的水性组合物，其中，所述无机颗粒状材料选自由滑石、碳酸钙、白云石、氧化锌和高岭土组成的组。7.如权利要求6所述的水性组合物，其中，所述无机颗粒状材料是滑石，例如微晶滑石、粗晶滑石、微层滑石或其混合物。8.如权利要求6或7所述的水性组合物，其中，所述无机颗粒状材料是d50为10μm以下的微晶滑石，例如d50为5μm以下，例如0.5～3.0μm，例如约1.0μm或约2.0μm。9.如前述权利要求中任一项所述的水性组合物，其中，表面活性剂与水的比例在0.05～5重量％的范围内。10.如前述权利要求中任一项所述的水性组合物，其中，颗粒状无机粉末与水的比例在1～60重量％的范围内。11.如前述权利要求中任一项所述的水性组合物，其中，颗粒状无机...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格林希尔胡佩尔，G·科莱德，S·J·内特林，P·R·布里托·帕拉达，
申请(专利权)人：益瑞石滑石欧洲公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR