【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料，具体涉及一种混凝土高稳泡型引气剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着我国基础设施建设的大力发展，人们对于混凝土的耐久性也日益重视。在混凝土搅拌过程中掺入引气剂可以在影响凝结硬化后的气泡结构，进而直接影响着混凝土的抗冻融、抗介质渗透以及结构稳定等性能。传统的混凝土引气剂是一类一端为疏水基团、另一端为亲水基团的两亲性表面活性剂分子，传统引气剂容易和盐离子螯合形成沉淀或在胶凝材料表面吸附而被水化产物包埋，进而使得浆体溶液中的浓度下降，导致混凝土含气量的经时波动和气泡结构的劣化从而影响混凝土的工作性和耐久性能。目前国内研究者一般采用多种引气和稳泡的表面活性剂复配来提高产品的适应性，但是这种方法可能会由于多种组分的不稳定性而产生沉淀，并且还会对混凝土的流动性和强度造成影响。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，但其合成方法较为复杂，且化学组分残留会影响材料的耐久性。
2、缓释技术是提升材料经时行为的重要手段，目前在药物和油田领域有着广泛的应用。专利kr101903000b1使用乳液模板法，利用阳离子表面活性剂和阴离子二氧化硅前体制备了核-壳形式的驱虫纳米粉。但这种乳液法需要制备油水两相，在界面水解形成中空结构，操作难度相对较高，影响后期工业化应用。
3、专利cn104548105b以增溶有疏水性物质的表面活性剂胶束为模板，采用一步法直接制备封装有疏水性物质的中空二氧化硅微胶囊。该方案利用表面活性剂对疏水物质的增溶性携带疏水物质进入二氧化硅内部，适用于部分疏水性物质。p>
4、专利cn103011182b使用十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，经过水解、水热、煅烧等步骤得到囊泡状介孔二氧化硅作为缓释材料，该材料后续还需要通过长时间的浸渍包封客体材料，但是封装效率不高，导致客体材料前期释放较快。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中传统引气组分直接用于混凝土中时易和盐离子螯合形成沉淀或在胶凝材料表面吸附而被水化产物包埋导致引气组分失效、传统的封装技术是通过长时间的浸渍实现的且封装效率不高等问题。本申请提供了一种混凝土高稳泡型引气剂及其制备方法和应用，使用带正电荷的硅氧偶联剂和正硅酸四乙酯作为硅前驱体，阴离子引气型表面活性剂作为模板剂，带正电荷的基团为与带负电荷的表面活性剂分子相互作用提供了锚定作用，将阴离子引气型表面活性剂包封到二氧化硅内部形成空心球结构的高稳泡型引气剂。
2、一种混凝土高稳泡型引气剂，上述高稳泡型引气剂通过硅前驱体和模板剂混合加热水解得到；上述硅前驱体包括硅氧偶联剂和正硅酸四乙酯，上述硅烷偶联剂带正电荷；上述模板剂为阴离子引气型表面活性剂；上述正硅酸四乙酯、硅氧偶联剂、阴离子引气型表面活性剂的质量比为1:(0.4-0.6):(0.5-3.0)；上述高稳泡型引气剂粒径为100-300nm。
3、通过改变原料配比调控该高稳泡型引气剂的粒径大小和引气剂组分的负载量，得到一系列粒径为100-300nm、引气组分负载量大于15％的空心球结构的高稳泡型引气剂，控制引气剂分子以一定的速度逸出，弥补受水泥环境影响而损失的引气剂含量，减小混凝土含气量的经时波动。
4、上述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷((kh792)、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(kh602)等带正电荷的硅烷偶联剂中的至少一种。
5、上述阴离子引气型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠等阴离子表面活性剂中的至少一种。
6、带正电荷的硅氧偶联剂和正硅酸四乙酯作为硅前驱体，选用阴离子引气型表面活性剂作为模板剂，带正电荷的基团为与带负电荷的表面活性剂分子相互作用提供了锚定作用，将阴离子引气型表面活性剂包封到内部形成空心球结构的高稳泡型引气剂。该高稳泡型引气剂直接添加到混凝土中，初始因二氧化硅表面的吸附脱附作用释放一部分引气组分，后期经过在水泥环境中离子交换及碱性刻蚀，将二氧化硅包封的引气组分缓慢释放出来，弥补受水泥环境影响而损失的引气剂含量，同时自身经过一定疏水改性的二氧化硅有很好的优化气泡结构的效果，还可以促进水化反应，提高硬化后的强度。
7、一种混凝土高稳泡型引气剂的制备方法，包括以下步骤：(1)取正硅酸四乙酯和硅氧偶联剂分散于无水乙醇中得到硅前驱体分散液；(2)取阴离子引气型表面活性剂溶于水和乙醇中，随后升温至70-80℃，在300-500rpm转速下搅拌，搅拌过程中缓慢滴加硅前驱体分散液；(3)滴加完毕后继续反应2-8h，然后在室温下陈化16-22h，最后经过离心、洗涤、干燥得到包封引气型表面活性剂的二氧化硅中空微球，即混凝土高稳泡型引气剂。
8、上述步骤(1)中无水乙醇与正硅酸四乙酯质量比为(5-10):1；上述步骤(2)中水、乙醇与硅前驱体分散液中正硅酸四乙酯质量比为(80-110):(20-30):1。
9、一种混凝土高稳泡型引气剂的应用，该混凝土高稳泡型引气剂应用于混凝土施工工艺过程中，且上述混凝土高稳泡型引气剂掺量为混凝土中胶凝材料质量的0.002％～0.02％。
10、本专利技术的混凝土高稳泡型引气剂是粉体，应在混凝土拌合制备时加入到混凝土中，为了不影响缓释效果，不宜提前同水混合。
11、本专利技术的高稳泡型引气剂也可以以正硅酸四乙酯、带负电荷的硅烷偶联剂为硅前驱体、阳离子引气型表面活性剂为模板剂，混合加热水解得到。同样是通过阴阳离子的相互作用为包封引气型表面活性剂的二氧化硅微球的形成提供锚定作用
12、本专利技术相比现有技术具有以下优点：
13、1、本专利技术的高稳泡型引气剂以带正电荷的硅氧偶联剂和正硅酸四乙酯作为硅前驱体，选用阴离子引气型表面活性剂作为模板剂，带正电荷的基团为与带负电荷的表面活性剂分子相互作用提供了锚定作用，通过一步法将阴离子引气型表面活性剂包封到内部形成空心球结构的高稳泡型引气剂。此方法简单，提供了一种新型的包封阴离子表面活性剂的可行性方案。
14、2、该高稳泡型引气剂粒径为100-300nm，二氧化硅壳厚为10-20nm，直接添加到混凝土中，初始因二氧化硅表面的吸附脱附作用释放一部分引气组分，后期经过在水泥环境中离子交换及碱性刻蚀，将二氧化硅包封的引气组分缓慢释放出来，弥补受水泥环境影响而损失的引气剂含量；同时自身经过一定疏水改性的二氧化硅有很好的优化气泡结构的效果，还可以促进水化反应，可以弥补因含气量带来的强度损失；
15、3、本专利技术的缓释型引气材料制备方法简单，使用便捷，成本低廉；在水泥基材料中能有效降低含气量的经时波动，此外还能提高硬化混凝土的强度和耐久性。
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1.一种混凝土高稳泡型引气剂，其特征在于：所述高稳泡型引气剂通过硅前驱体和模板剂混合加热水解得到；
2.根据权利要求1所述的一种混凝土高稳泡型引气剂，其特征在于：所述高稳泡型引气剂粒径为100-300nm。
3.权利要求1-2任一项所述的一种混凝土高稳泡型引气剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取正硅酸四乙酯和硅氧偶联剂分散于无水乙醇中得到硅前驱体分散液；(2)取阴离子引气型表面活性剂溶于水和乙醇中，随后升温至70-80℃，在300-500rpm转速下搅拌，搅拌过程中缓慢滴加硅前驱体分散液；(3)滴加完毕后继续反应2-8h，然后在室温下陈化16-22h，最后经过离心、洗涤、干燥得到包封引气型表面活性剂的二氧化硅中空微球，即混凝土高稳泡型引气剂。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土高稳泡型引气剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中无水乙醇与正硅酸四乙酯质量比为(5-10):1。
5.根据权利要求3所述的一种混凝土高稳泡型引气剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中水、乙醇与硅前驱体分散液中正硅酸四乙酯质量比为(80-1
6.一种混凝土高稳泡型引气剂的应用，其特征在于：该混凝土高稳泡型引气剂应用于混凝土施工工艺过程中，且所述混凝土高稳泡型引气剂掺量为混凝土中胶凝材料质量的0.002％～0.02％；所述混凝土高稳泡型引气剂为权利要求1所述的混凝土高稳泡型引气剂或通过权利要求3所述制备方法得到的混凝土高稳泡型引气剂。
...【技术特征摘要】
1.一种混凝土高稳泡型引气剂，其特征在于：所述高稳泡型引气剂通过硅前驱体和模板剂混合加热水解得到；
2.根据权利要求1所述的一种混凝土高稳泡型引气剂，其特征在于：所述高稳泡型引气剂粒径为100-300nm。
3.权利要求1-2任一项所述的一种混凝土高稳泡型引气剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取正硅酸四乙酯和硅氧偶联剂分散于无水乙醇中得到硅前驱体分散液；(2)取阴离子引气型表面活性剂溶于水和乙醇中，随后升温至70-80℃，在300-500rpm转速下搅拌，搅拌过程中缓慢滴加硅前驱体分散液；(3)滴加完毕后继续反应2-8h，然后在室温下陈化16-22h，最后经过离心、洗涤、干燥得到包封引气型表面活性剂的二氧化硅中空微球，即混...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔敏，沈斐，高南箫，单广程，陈健，杨涛，冉千平，吴庆勇，曾鲁平，
申请(专利权)人：博特新材料泰州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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