一种缓释引气型纳米多孔复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种缓释引气型纳米多孔复合材料及其制备方法。该缓释引气型纳米多孔复合材料包括纳米多孔材料和被其包覆的引气剂；其中，该纳米多孔复合材料具有用于引气剂外逸的通道。本发明专利技术通过设计以溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种缓释引气型纳米多孔复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于建筑材料添加剂
，具体来讲，涉及一种缓释引气型纳米多孔复合材料及其制备方法、以及其在混凝土领域中的应用。

技术介绍

[0002]随着我国基础设施建设的迅速发展，混凝土作为现代土木工程设施建设中最重要的工程材料之一，市场对其工作性、耐久性、施工性等综合性能的要求越来越高。在混凝土的搅拌过程中，一般需要掺入引气剂。引气剂可以在新拌和硬化混凝土中引入适量微小、均匀、密闭的气泡，从而提高混凝土的和易性、耐久性和抗融冻性。引气剂从结构来看属于亲水亲油平衡值(HLB)在一定范围内的表面活性剂，即一端为疏水基团、另一端为亲水基团的两亲性分子。目前常用的引气剂包括松香类引气剂、皂苷类引气剂、烷基磺酸盐类引气剂等。
[0003]但是目前现代水泥和混凝土的成分复杂多样，由于盐离子及吸附作用的影响，传统的引气剂只能在初期引入较多的气泡，且容易破裂、大小不均匀，导致后期含气量不足，影响了混凝土硬化后的抗冻融、强度及耐久性等性能。目前国内研究者一般采用多种组分一起复配来开发性能较好的引气剂，但是这种方法可能会由于两种组分的不稳定性而产生沉淀，并且还会对混凝土的强度造成影响。还有通过改善表面活性剂的传统结构来克服传统引气剂的弊端，但是这种改进方法一般通过化学合成来制备，其制备方法比较复杂，且化学组分残留会影响材料的耐久性。
[0004]目前有由乙基纤维素与十二烷基苯磺酸钠在乙醇溶液中搅拌制备引气剂微胶囊的方法的报道，其通过控制微胶囊破裂时间从而控制引气剂的缓释；但是这种方法获得的引气剂微胶囊，其中微胶囊的破裂时间难以把握且引气剂仅吸附在乙基纤维素的表面，应用时在初始阶段就释放，无法达到缓慢释放引气剂的效果。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种缓释引气型纳米多孔复合材料，可通过控制该纳米多孔复合材料的孔径达到缓释内部的引气剂的目的。
[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]所述缓释引气型纳米多孔复合材料包括纳米多孔材料被所述纳米多孔材料包覆的引气剂；其中，所述缓释引气型纳米多孔复合材料具有用于所述引气剂外逸的通道，且所述通道的孔径尺寸为1nm～20nm。
[0008]进一步地，所述纳米多孔材料为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。
[0009]进一步地，所述引气剂选自阴离子型引气剂、阳离子型引气剂、两性离子型引气剂、非离子型引气剂中的任意一种。
[0010]进一步地，所述阴离子型引气剂选自烷基硫酸盐类引气剂、烷基磺酸盐类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐类引气剂、磺基琥珀酸盐类引气剂、松香皂
苷类引气剂中的任意一种；所述阳离子型引气剂选自烷基三甲基溴化铵中的任意一种；所述两性离子型引气剂选自烷基磺基甜菜碱、氧化胺类引气剂中的任意一种；所述非离子型引气剂选自烷基聚氧乙烯醚类引气剂、烷基酚聚氧乙烯醚类引气剂、烷基糖苷类引气剂中的任意一种。
[0011]进一步地，所述缓释引气型纳米多孔复合材料的粒径尺寸为50nm～500nm。
[0012]本专利技术的另一目的在于提供一种如上任一所述的缓释引气型纳米多孔复合材料的制备方法，其包括步骤：
[0013]S1、将引气剂与碱液于醇溶剂中分散均匀，获得引气剂溶液；
[0014]S2、向所述引气剂溶液中滴加无机前驱体并充分搅拌，以所述引气剂溶液中的引气剂胶束为生长点，所述无机前驱体在所述碱液的作用下发生水解，并进行溶胶
‑
凝胶反应，生成纳米多孔材料；
[0015]S3、将所述步骤S2中的反应体系继续搅拌2h～5h后进行固液分离，所得滤饼经洗涤、干燥，获得所述缓释引气型纳米多孔复合材料；
[0016]其中，所述引气剂、碱液和无机前驱体的物质的量之比为10～50:0.05～0.8:1。
[0017]进一步地，所述碱液选自氨水、三乙醇胺、四乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵中的任意一种。
[0018]进一步地，所述无机前驱体选自正硅酸四乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丁酯、钛酸四乙酯或钛酸四丁酯。
[0019]本专利技术的另一目的还在于提供一种如上任一所述的缓释引气型纳米多孔复合材料的应用，将所述缓释引气型纳米多孔复合材料与水泥及混凝土原料配制并搅拌获得混凝土；其中，所述缓释引气型纳米多孔复合材料的用量为所述混凝土中胶凝材料的质量的0.01％～0.1％。
[0020]本专利技术设计以溶胶
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凝胶法制备由纳米多孔材料和被其包覆的引气剂形成的纳米多孔复合材料，通过调控该纳米多孔复合材料的粒径大小和孔径尺寸，保证引气剂分子以一定的速度逸出，从而实现缓释引气的目的。将该缓释引气型纳米多孔复合材料应用于混凝土中时，其能够在混凝土搅拌中缓慢释放出引气剂使混凝土在拌和的中后期仍保持较高的含气量，达到长效稳定气泡的目的，从而提高混凝土的抗冻融性；同时，该缓释引气型纳米多孔复合材料中的纳米多孔材料并不会对混凝土材料造成不良影响。
附图说明
[0021]通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
[0022]图1是根据本专利技术的缓释引气型纳米多孔复合材料的制备和缓释原理示意图；其中，1表示引气剂，2表示纳米多孔材料，21表示通道；
[0023]图2是根据本专利技术的实施例1中产物的粒径分布图；
[0024]图3是根据本专利技术的实施例2中产物的粒径分布图；
[0025]图4是根据本专利技术的实施例3中产物的粒径分布图；
[0026]图5是根据本专利技术的实施例4中产物的粒径分布图；
[0027]图6是根据本专利技术的实施例5中产物的粒径分布图；
[0028]图7是根据本专利技术的实施例6中产物的粒径分布图。
具体实施方式
[0029]以下，将参照附图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。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
[0030]需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0031]基于现有技术中一般引气剂无法实现缓释目的的现状，本专利技术的专利技术人研发了一种缓释引气型纳米多孔复合材料，通过控制该纳米多孔复合材料的孔径和粒径，从而实现引气剂分子缓慢释放的效果。
[0032]具体来讲，该缓释引气型纳米多孔复合材料包括纳米多孔材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缓释引气型纳米多孔复合材料，其特征在于，包括纳米多孔材料和被所述纳米多孔材料包覆的引气剂；其中，所述缓释引气型纳米多孔复合材料具有用于所述引气剂外逸的通道，且所述通道的孔径尺寸为1nm～20nm。2.根据权利要求1所述的缓释引气型纳米多孔复合材料，其特征在于，所述纳米多孔材料为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。3.根据权利要求1所述的缓释引气型纳米多孔复合材料，其特征在于，所述引气剂选自阴离子型引气剂、阳离子型引气剂、两性离子型引气剂、非离子型引气剂中的任意一种。4.根据权利要求3所述的缓释引气型纳米多孔复合材料，其特征在于，所述阴离子型引气剂选自烷基硫酸盐类引气剂、烷基磺酸盐类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐类引气剂、磺基琥珀酸盐类引气剂、松香皂苷类引气剂中的任意一种；所述阳离子型引气剂选自烷基三甲基溴化铵中的任意一种；所述两性离子型引气剂选自烷基磺基甜菜碱、氧化胺类引气剂中的任意一种；所述非离子型引气剂选自烷基聚氧乙烯醚类引气剂、烷基酚聚氧乙烯醚类引气剂、烷基糖苷类引气剂中的任意一种。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的缓释引气型纳米多孔复合材料，其特征在于，所述缓释引气型纳米多孔复合材料的粒径尺寸为50nm～500nm。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：单广程，乔敏，陈健，高南箫，吴井志，朱伯淞，冉千平，周鑫，王平，闫晶晶，
申请(专利权)人：四川苏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：