一种多臂型混凝土消泡剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于混凝土外加剂技术领域，尤其公开了一种多臂型混凝土消泡剂及其制备方法。本发明专利技术通过设计全新的分子结构，获得了一种多臂型非离子酰胺类表面活性剂作为混凝土消泡剂。该混凝土消泡剂所具有的多臂结构，从结构整体上看，属于一种四头基表面活性剂，每一臂均是一个亲水链，通过中间的疏水链连接起来；从结构拆分上看，每一个亲水链连接疏水链均是一个单链型消泡剂，而且此单链型消泡剂既可以是单独的疏水—亲水结构，也可以是疏水—亲水—疏水的嵌段结构。因此，本发明专利技术的多臂型混凝土消泡剂不仅具有更高的表面活性，而且消泡能力强，且表现出与减水剂较好的相容性。本发明专利技术还公开了该多臂型混凝土消泡剂在水泥基材料的气泡稳定方面的良好应用。气泡稳定方面的良好应用。

【技术实现步骤摘要】
一种多臂型混凝土消泡剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于混凝土外加剂
，具体来讲，涉及一种多臂型混凝土消泡剂及其制备方法和在水泥基材料的气泡稳定方面的应用。

技术介绍

[0002]随着我国市场经济的快速发展，建筑工程也在不断的增加，而混凝土作为建筑行业中最主要的工程材料之一，也得到了广泛的应用。但是，混凝土在实际工程应用中也存在着许多问题，例如混凝土的抗渗透性能、坍落度损失问题、早期塑性收缩、UEA在混凝土中的膨胀问题，以及大体积混凝土的水化热调控问题，这些问题都或多或少与混凝土内的气泡有关。混凝土在成型的过程中会形成一定的有害气泡和有益气泡，因此我们需要通过一些技术手段来减少有害气泡的存在，而增加有益气泡的数量，以改善混凝土的性能。
[0003]消泡剂是一种表面活性剂，在搅拌过程中防止产生泡沫或者能迅速破坏已产生的泡沫，从作用机理上可以分为破泡和抑泡两种。消泡剂的加入可以减少混凝土内部的气泡，从而提高硬化混凝土的强度，优化混凝土的孔结构，消除大泡、保留小泡，提高混凝土材料的力学性能，从而增加混凝土的使用寿命。目前市面上的消泡剂主要是矿物油类、聚醚类、有机硅类以及复合类。
[0004]但是，用于混凝土领域中的消泡剂也存在一些问题，如消泡能力强的消泡剂，在与混凝土中的主要外加剂—减水剂，存在相容性差的问题，而相容性好的消泡剂，其消泡能力又较弱。因此，通过设计全新的分子结构，使消泡剂兼具相容性好和消泡能力强的特点，才能更好地适应市场的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中使用效果较好的聚醚类消泡剂中，消泡效果强的与减水剂的相容性较差，不利于现场使用，而与减水剂相容性较好的又消泡效果较差所存在的不能兼具相容性好和消泡能力强的问题，本专利技术提供了一种具有全新结构的多臂型混凝土消泡剂，其不仅具有更高的表面活性，而且消泡能力强且表现出与减水剂较好的相容性。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种多臂型混凝土消泡剂，其具有如下所示的结构通式：
[0008][0009]其中，m为0～3的整数，n为1～4的整数，s为10～18的整数。
[0010]在上述结构通式中，其分子结构中含有1个或5个疏水链段和4个亲水链段，其中疏水链段为10～18个碳原子的亚甲基链和含有0～3个重复单元的聚丙二醇，亲水链段为4个
含有1～4个重复单元的聚乙二醇。
[0011]进一步地，所述多臂型混凝土消泡剂的亲水亲油平衡值为5～10。亲水亲油平衡值，即HLB值，若其过高，则消泡能力回降低，而若其过低，则与减水剂的相容性不好，因此通过控制上述多臂型混凝土消泡剂的结构通式中的m、n和s的取值范围，使其HLB值优选控制在5～10的范围内，能兼顾强消泡能力和较好的减水剂相容性。
[0012]本专利技术的另一目的在于提供如上所述的多臂型混凝土消泡剂的制备方法，其包括步骤：
[0013]酰胺化反应：长链二元酸与二乙醇胺进行酰胺化反应，生成带有四个羟基的中间体；其中，s为10～18的整数；
[0014]环氧乙烷的开环聚合反应：环氧乙烷与所述中间体进行开环聚合反应，生成所述多臂型混凝土消泡剂；其中，在所述多臂型混凝土消泡剂的结构通式中，m的取值为0；
[0015]或，
[0016]酰胺化反应：长链二元酸与二乙醇胺进行酰胺化反应，生成带有四个羟基的中间体；其中，s为10～18的整数；
[0017]环氧乙烷和环氧丙烷的双开环聚合反应：环氧乙烷和环氧丙烷均与所述中间体进行开环聚合反应，生成所述多臂型混凝土消泡剂；其中，在所述多臂型混凝土消泡剂的结构通式中，m的取值为1～3的整数。
[0018]换句话说，前述包括“酰胺化反应”和“环氧乙烷的开环聚合反应”的制备过程遵循下述反应原理：
[0019][0020]在该反应中，s为10～18的整数，n为1～4的整数。
[0021]而前述包括“酰胺化反应”和“环氧乙烷和环氧丙烷的双开环聚合反应”的制备过程则遵循下述反应原理：
[0022][0023]在该反应中，s为10～18的整数，n为1～4的整数，m为1～3的整数。
[0024]进一步地，所述酰胺化反应的具体步骤为：将长链二元酸与二乙醇胺加入到带有分水器的反应釜中，然后加入对脱水催化剂和甲苯并混合，并在反应釜中于110℃～130℃下反应6h～10h，反应结束后蒸馏去除甲苯、再重结晶、干燥，得到所述中间体；其中，s为10～18的整数；脱水催化剂为对甲基苯磺酸或分子筛；且长链二元酸、二乙醇胺、对甲基苯磺酸的摩尔比为1:2～4:0.5～1，长链二元酸、二乙醇胺的摩尔比为1:2～4，分子筛的质量为长链二元酸、二乙醇胺和分子筛的总质量的4％～6％；
[0025]所述环氧乙烷的开环聚合反应的具体步骤为：将所述中间体和碱性催化剂置于反应釜中，在130℃～150℃下通入环氧乙烷并反应2h～4h，获得所述多臂型混凝土消泡剂；其中，所述中间体、环氧乙烷、碱性催化剂的摩尔比为1:4n:0.01～0.1。
[0026]所述环氧乙烷和环氧丙烷的双开环聚合反应的具体步骤为：将所述中间体和碱性催化剂置于反应釜中，在130℃～150℃下通入环氧乙烷和环氧丙烷的混合物，并反应2h～4h，获得所述多臂型混凝土消泡剂；其中，所述中间体、环氧乙烷、环氧丙烷、碱性催化剂的摩尔比为1:4n:4m:0.01～0.1。
[0027]进一步地，所述催化剂选自氢化钠、氢化钾、甲醇钠、甲醇钾中的任意一种。
[0028]本专利技术的另一目的还在于提供如上所述的多臂型混凝土消泡剂在水泥基材料中的应用，具体为其在水泥基材料的气泡稳定方面的应用，即将所述多臂型混凝土消泡剂与其他混凝土外加剂一起溶解于水中，获得外加剂水溶液；将所述外加剂水溶液加入混凝土中搅拌即可。
[0029]进一步地，所述多臂型混凝土消泡剂的掺量为所述外加剂水溶液的质量的0.5
‰
～2
‰
。
[0030]本专利技术通过设计全新的分子结构，获得了一种多臂型非离子酰胺类表面活性剂作为混凝土消泡剂。该混凝土消泡剂具有多臂结构，从结构整体上看，是一种四头基表面活性剂，每一臂都可以看作是一个亲水链(强亲水性的聚乙二醇与弱疏水性的聚丙二醇相连)，通过中间的疏水链连接起来；从结构拆分上看，把每一个亲水链都连接疏水链看作是一个单链型消泡剂，而且此单链型消泡剂既可以是单独的疏水—亲水结构，也可以是疏水—亲
水—疏水的嵌段结构。因此，本专利技术的多臂型混凝土消泡剂不仅具有更高的表面活性，而且消泡能力强且表现出与减水剂较好的相容性。
具体实施方式
[0031]以下，将来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多臂型混凝土消泡剂，其特征在于，其具有如下所示的结构通式：其中，m为0～3的整数，n为1～4的整数，s为10～18的整数。2.根据权利要求1所述的多臂型混凝土消泡剂，其特征在于，所述多臂型混凝土消泡剂的亲水亲油平衡值为5～10。3.如权利要求1或2所述的多臂型混凝土消泡剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：酰胺化反应：长链二元酸与二乙醇胺进行酰胺化反应，生成带有四个羟基的中间体；其中，s为10～18的整数；环氧乙烷的开环聚合反应：环氧乙烷与所述中间体进行开环聚合反应，生成所述多臂型混凝土消泡剂；其中，在所述多臂型混凝土消泡剂的结构通式中，m的取值为0；或，酰胺化反应：长链二元酸与二乙醇胺进行酰胺化反应，生成带有四个羟基的中间体；其中，s为10～18的整数；环氧乙烷和环氧丙烷的双开环聚合反应：环氧乙烷和环氧丙烷均与所述中间体进行开环聚合反应，生成所述多臂型混凝土消泡剂；其中，在所述多臂型混凝土消泡剂的结构通式中，m的取值为1～3的整数。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述酰胺化反应的具体步骤为：将长链二元酸与二乙醇胺加入到带有分水器的反应釜中，然后加入脱水催化剂和甲苯并混合，并在反应釜中于110℃～130℃下反应6h～10h，反应结束后蒸馏去除甲苯、再重结晶、干燥，得到所述中间体；其中，s为10～18的整数；脱水催化剂为对甲基苯磺酸或分子筛；且长链二元酸、二乙醇胺、对甲基苯磺酸的摩尔比为1:2～4:0.5～1，长链二元酸、二乙醇胺的摩尔比为1:2～4，分子筛的质量为长链二元酸、二乙醇胺和分子筛的总质量的4％～6％；所述环氧乙烷的开环聚合反应的具体步骤为：将所述中间体和碱性催化剂置于反应釜中，在13...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴井志，乔敏，陈健，高南箫，单广程，朱伯淞，冉千平，叶强，刘珂琦，
申请(专利权)人：南京博特新材料有限公司江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：