一种混凝土发泡剂及其制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种混凝土发泡剂及其制备方法及其应用,包括以下组分：丙烯酸，丙烯酸脂，苯乙烯，乳化剂，pH缓冲剂，引发剂，胶原蛋白液，乙烯基三甲氧基硅烷，中和剂；与现有技术相比，本发明专利技术可以获得包括以下技术效果：本发明专利技术采用无溶剂型水性丙烯酸树脂对胶原蛋白进行改性，具有环保意义；本发明专利技术通过油性丙烯酸预聚体与胶原蛋白以共价键的形式交联共聚，增加胶原蛋白的亲油链段，从而极大地提升产品的发泡与稳泡性能，表现出稳定优异的表面活性。

A concrete foaming agent and its preparation method and Application

The invention discloses a concrete foaming agent and its preparation method and application, including the following components: acrylic acid, acrylic acid, styrene, emulsifier, pH buffer, initiator, collagen liquid, vinyl trimethoxysilane, neutralizer; compared with the existing technology, the invention can obtain the following technical effects: the invention adopts solvent-free water-borne acrylic resin; Modification of collagen has environmental protection significance; the present invention increases the lipophilic chain of collagen by crosslinking and copolymerization of oil acrylic acid prepolymer and collagen in the form of covalent bond, thus greatly improving the foaming and foaming stability of the product and showing stable and excellent surface activity.

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土发泡剂及其制备方法及其应用
本专利技术涉及一种混凝土发泡剂及其制备方法及其应用，属于精细化工领域。
技术介绍
中国作为世界上最大的皮革生产国，每年都要产生上百万吨含铬废弃物，这些废弃物的遗弃是对资源的极大浪费，同时也给制革行业和环境带来了巨大的压力。因此如何有效的利用这些废弃物是目前亟待解决的问题。对于含铬废弃物的回收再利用已有大量的报道，但主要应用于皮革填充材料、木材胶黏剂等方面。泡沫混凝土作为一种新型的节能环保型建筑材料，具有密度小、质量轻、保温、隔音、抗震等性能，被广泛应用于墙体材料中。蛋白类发泡剂因其具有优良的稳定性能、发泡速度快、对外境友好、制备工艺简单等优点越来越受到人们的关注。故而利用以制革过程中产生的铬革屑废弃物碱或酸法水解产物制得的胶原蛋白为原料(工程化现行的两种产业化制备方法，可以通过水解工艺控制得到分子量相近的胶原蛋白，无明显差异，都可以当原料用)来制备混凝土发泡剂，将是一种良好的实现废弃含铬皮碎料资源化利用的途径。专利申请号为201810260638.7的专利技术专利公开了利用废弃皮屑制备的水泥发泡剂的方法，采用的是目前行业的主流方式，通过与一些表面活性剂(如十二烷基磺酸钠、脂肪酸钾/钠等)及一些辅料复配的方式，来一定程度上提高蛋白材料的发泡与稳泡性能。但单纯的共混只是通过表面活性剂来增加发泡与稳泡性能，并不能直接改变蛋白分子的表面活性，性能提升空间有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供了一种混凝土发泡剂，该发泡剂发泡倍数大，稳定性能好、泡沫细致均匀；本专利技术还提供了一种混凝土发泡剂的制备方法，该方法以制革过程中产生的铬革屑废弃物碱或酸法水解产物制得的胶原蛋白为原料，为铬革屑废弃物的资源化再利用增加了途径，减轻了环境的压力；该方法通过胶原蛋白与水性丙烯酸树脂共聚改性制备混凝土发泡剂，不仅有效降低了成本问题，同时实现了铬革屑胶原水解物的资源化再利用，得到一种泡沫性能优良的环保型混凝土发泡剂；本专利技术还提供了一种重量轻、保温性能好、减薄墙体，增加建筑面积、抗震性能优异、减少噪声污染泡沫混凝土。本专利技术采用以下技术方案：一种混凝土发泡剂，由以下组分制备：丙烯酸，丙烯酸脂，苯乙烯，乳化剂，pH缓冲剂，引发剂，胶原蛋白液，乙烯基三甲氧基硅烷，中和剂。进一步改进：所述丙烯酸为甲基丙烯酸。进一步改进：所述丙烯酸脂为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸丁酯中的三种。进一步改进：pH缓冲剂为碳酸氢钠或磷酸氢二钠中的一种；引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种；中和剂为氢氧化钠、氨水或三乙胺中的一种。一种混凝土发泡剂的制备方法，包括以下步骤：1)称量步骤：按照重量份称量以下组分：丙烯酸，丙烯酸脂，苯乙烯，乳化剂，pH缓冲剂，引发剂，胶原蛋白液，乙烯基三甲氧基硅烷，中和剂；2)胶原蛋白预处理步骤：将胶原蛋白液调节pH至4.0～4.5，滴加乙烯基三甲氧基硅烷，反应完成，备用；3)制备预聚体步骤：将丙烯酸、丙烯酸脂、丙烯酸脂、苯乙烯、乳化剂、pH缓冲剂，加入装有定量去离子水的反应釜中，搅拌乳化，加入引发剂，升温，待有蓝光出现，保温，制得聚丙烯酸脂预聚体乳液；4)水相共聚步骤：快速搅拌下，将步骤2)中产物加入到3)中预聚体乳液中，之后，降低搅拌转速，升温，滴加剩余引发剂，继续保温，降温，加入中和剂中和至pH6.5～7.5，制备出水性丙烯酸改性胶原蛋白共聚物乳液，即为水性丙烯酸树脂改性胶原蛋白基混凝土发泡剂。进一步改进：所述步骤2)中的胶原蛋白液的相对分子质量为10000～15000Da，溶液含胶量为40％～45％，粘度在500～1000mPa·s。进一步改进：步骤4)中的快速搅拌转速为500r/min，快速搅拌时间为5～10min，降低后的搅拌转速为200r/min。一种所述的混凝土发泡剂的应用，采用上述混凝土发泡剂用于制备建筑行业泡沫混凝土。进一步改进：泡沫混凝土的制备方法如下：将普通硅酸盐，砂子，水混合搅拌制成均匀混凝土浆体；将上述混凝土发泡剂与水以1：20的比例混合，用高速搅拌机搅拌至全部形成致密的泡沫，该泡沫加入至已配制完成的混凝土浆体中，搅拌至均匀，将其注入到事先准备好的模具中，经28天养护后制成绝干密度为600kg/m3，抗压强度为1.43MPa的泡沫混凝土砖，其导热系数为0.13W/(m·K)。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：1)本专利技术采用无溶剂型水性丙烯酸树脂对胶原蛋白进行改性，具有环保意义；本专利技术通过油性丙烯酸预聚体与胶原蛋白以共价键的形式交联共聚，增加胶原蛋白的亲油链段，从而极大地提升产品的发泡与稳泡性能，表现出稳定优异的表面活性。2)本专利技术利用制革生产过程中的产生废弃物铬革屑水解胶原蛋白原料来制备混凝土发泡剂，实现了废弃物的资源化利用的同时，有效地降低了蛋白基发泡剂的成本，更加容易被行业所接受，现在环保型发泡剂都是进口的，价格在一万五到两万，本专利产品成本价格在5000～6000元。3)本专利技术所制得的蛋白基发泡剂具有发泡倍数大，稳定性能好、泡沫细致均匀，本专利技术所制得的发泡剂具有发泡倍数大(30～40倍)，稳定性能好(稳定时间60～70h)、泡沫细致均匀(孔径在0.1～0.4mm)。4)将本产品应用于泡沫混凝土，制得的泡沫混凝土具有重量轻、保温性能好、减薄墙体，增加建筑面积、抗震性能优异、减少噪声污染等特点；将本产品应用于泡沫混凝土，制得的泡沫混凝土具有质量轻(绝干密度为500kg/m3～800kg/m3，与常规混凝土相比重量减轻30％～50％)、保温性能好(导热系数为0.090～0.197W/(m·K))、减薄墙体，增加建筑面积、抗震性能优异、减少噪声污染等特点。附图说明图1是本专利技术专利产品制备工艺流程图；图2是本专利技术专利产品应用工艺流程图。具体实施方式实施例1，一种混凝土发泡剂及其制备方法，采用不锈钢反应釜，具有加热冷却、冷凝回流、恒压滴液装置。(1)向反应釜中加入35％的胶原蛋白液300公斤，加入15％HCl约10公斤，搅拌均匀，至反应液pH达4.0～4.5，滴加20kg乙烯基三甲氧基硅烷，约1h滴完，50℃反应1小时，备用；(2)预聚体的制备：反应釜内装入150kg去离子水，1.0kg十二烷基硫酸钠，0.3kg小苏打，10kg丙烯酸，25kg丙烯酸甲酯，35kg丙烯酸丁酯，25kg丙烯酸异辛酯，5kg苯乙烯，开动搅拌器，800r/min乳化30min。升温至80℃，加入1/3过硫酸钾溶液，5min左右蓝光出现，温度上升至83℃～85℃；(3)将(1)预处理后的胶原蛋白液提前升温至80℃，快速搅拌下将(2)预聚体负压加入，同时滴加剩余2/3过硫酸钾溶液，60～90min滴完，继续保温60min，降温至60℃，加入氢氧化钠溶液调节pH至6.5～7.5，继续降温至45℃以下，120目塞过滤出釜。实施例2，一种混凝土发泡剂及其制备方法，包括如下步骤：(1)1t搪瓷反应釜内装入35％的胶原蛋白液350公斤，加入15％HCl约12公斤，搅拌均匀，至反应液pH达4.0～4.5，滴加23kg乙烯基三甲氧基硅烷，约1h滴完，50℃反应1小时，备用；(2)向预聚反应釜中加入160kg去离子水，1.3kg十二烷基硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土发泡剂，其特征在于，由以下组分制备：丙烯酸，丙烯酸脂，苯乙烯，乳化剂，pH缓冲剂，引发剂，胶原蛋白液，乙烯基三甲氧基硅烷，中和剂。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土发泡剂，其特征在于，由以下组分制备：丙烯酸，丙烯酸脂，苯乙烯，乳化剂，pH缓冲剂，引发剂，胶原蛋白液，乙烯基三甲氧基硅烷，中和剂。2.根据权利要求1所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述丙烯酸为甲基丙烯酸。3.根据权利要求1所述的混凝土发泡剂，其特征在于，所述丙烯酸脂为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸丁酯中的三种。4.根据权利要求1所述的混凝土发泡剂，其特征在于，pH缓冲剂为碳酸氢钠或磷酸氢二钠中的一种；引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种；中和剂为氢氧化钠、氨水或三乙胺中的一种。5.一种混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）称量步骤：按照重量份称量以下组分：丙烯酸，丙烯酸脂，苯乙烯，乳化剂，pH缓冲剂，引发剂，胶原蛋白液，乙烯基三甲氧基硅烷，中和剂；2）胶原蛋白预处理步骤：将胶原蛋白液调节pH至4.0～4.5，滴加乙烯基三甲氧基硅烷，反应完成，备用；3）制备预聚体步骤：将丙烯酸、丙烯酸脂、丙烯酸脂、苯乙烯、乳化剂、pH缓冲剂，加入装有定量去离子水的反应釜中，搅拌乳化，加入引发剂，升温，待有蓝光出现，保温，制得聚丙烯酸脂预聚体乳液；4）水相共聚步骤：快速搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨茂，赵少伟，郭瑞军，吴冠华，石策，
申请(专利权)人：阜新圣丽生物工程有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21