一种轻质混凝土用复合引气剂及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土添加剂领域，特别涉及一种轻质混凝土用复合引气剂及其制备方法。

背景技术：

1、海工轻质混凝土是指应用于海洋工程建设的一种具有高性能、高工作性、高耐久性的轻质骨料混凝土，其干表观密度介于1950kg/m3-2300 kg/m3，主要用于构建海洋工程中的各种建筑物。然而，在海水中或沿海大气中含有大量的对混凝土产生严重腐蚀劣化的成分，这些成分会对海工轻质混凝土产生海水侵蚀和冻融等不利影响。

2、因此，受服役环境影响，海工轻质混凝土必须具有高工作性、高耐久性，尤其在抗渗性、抗冻融及抗盐类侵蚀方面也应具备出色表现。引气剂是一种能使混凝土在搅拌过程中产生大量均匀、稳定、封闭的小气泡，从而改善混凝土和易性，并在混凝土硬化后提升自身抗冻融性影响耐久性的外加剂，是目前国际公认的提高混凝土抗冻性的最有效材料。然而传统引气剂虽然能够勉强满足现有的技术要求，但仍然存在引入气泡结构不合理、分布不均匀、气泡稳定性差、混凝土强度缺失等问题。

3、中国专利文献cn109758966b公开了一种马来松香基双子引气剂制备方法，该方法将马来松香和环氧氯丙烷投入反应釜后，加入四丁基溴化铵，于90-100℃反应3-4h，得到中间产物；取该中间产物和双子连接基供体在反应釜中反应16-24h，得马来松香基双子表面活性剂；再将该表面活性剂与硅烷改性固体微粒稳泡组分反应，得马来松香基双子引气剂。该引气剂用于混凝土中，在低气压条件下不影响混凝土强度，有效改善了混凝土的流动性和耐久性。但方法制备过程耗时长，步骤复杂，成本高，且在高原低压环境下的稳泡性能有待验证提升。中国专利文献cn104496525b公开了一种复合型混凝土引气剂、其制备方法及其应用，其采用极性头基加入法的合成方式，将长链烷基醇与二环氧化合物进行开环加成反应得到二羟基化合物中间体，再与环氧乙烷进行阴离子开环加成，最后与丙磺酸内酯反应，得到磺酸盐型双子表面活性剂。其反应过程中经过了两次开环加成反应，并使用了na/k碱性催化剂，反应条件苛刻。工业化生产中还涉及到环氧乙烷的存储与安全，大范围推广困难。

4、因此，亟需优化混凝土引气剂合成工艺，开展海工轻质专用混凝土引气剂的研究。

技术实现思路

1、为解决现有的引气剂性能不足的问题，本发明提供一种轻质混凝土用复合引气剂，原料包括：内烯烃磺酸盐、稳泡剂、乳化剂、分散剂、微纳米气泡和水，其中所述内烯烃磺酸盐由内烯烃经磺化反应和水解中和反应制得。

2、进一步的，按重量份计，所述原料包括内烯烃磺酸盐40-50份、稳泡剂20-30份、乳化剂10-15份、分散剂30-50份、微纳米气泡10-15份、水200-240份。

3、进一步的，所述内烯烃磺酸盐的制备方法包括如下步骤：

4、s1、将磺化剂和1，2-二氯乙烷加到容器中，通氮气脱氧保护，缓慢滴加内烯烃溶液，室温下反应至所述磺化剂完全溶解后，减压蒸馏提纯，得到磺化产物；

5、s2、将所述磺化产物和水加到高压反应釜中，真空泵抽，磁力搅拌，温度为100-120℃，水解反应5-8h，降温至室温，得到羟基烷基磺酸；

6、s3、在所述羟基烷基磺酸中缓慢滴加脱水剂，同时升温至100-120℃，脱水反应2-4h，收集脱出的溶液，直至没有溶液蒸出后，降温，得到所述内烯烃磺酸盐。

7、进一步的，步骤s1中，所述磺化剂和1，2-二氯乙烷的质量比为(1.0-1.5):(0.8-1.0)；

8、和/或，步骤s2中，所述磺化产物和水的质量比为(0.6-0.9):(1.5-1.8)；

9、和/或，步骤s3中，所述羟基烷基磺酸和脱水剂的质量比为(0.8-1.2):(2.0-2.5)。

10、进一步的，所述内烯烃溶液为c12、c14、c16、c18或c20内烯烃中的一种。

11、本发明通过调整内烯烃磺酸盐中的碳数，可以进一步调节其起泡引气性能，起泡能力优异的碳链区间为c14-c18，其中含16个碳原子的烯烃类磺酸盐泡沫性能最佳。

12、进一步的，所述磺化剂为三氧化硫、发烟硫酸、氨基磺酸、亚硫酸钾、亚硫氢酸钠中的一种。

13、进一步的，所述脱水剂为聚丙烯酰胺、环己烷、叔丁醇、二氧六环、丙酮或甘油中的一种。

14、进一步的，稳泡剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、月桂酰胺丙基氧化胺或异丁基二乙醇胺中的一种。

15、进一步的，所述乳化剂为异构十三碳醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、磷脂酰乙醇胺或烷基苯磺酸钠中的一种；

16、和/或，分散剂为羧甲基纤维素等、聚乙烯醇、顺丁烯二酸酐、聚乙烯吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯中的一种。

17、本发明还提供上述的轻质混凝土用复合引气剂的制备方法，将所述内烯烃磺酸盐与稳泡剂、乳化剂、分散剂、微纳米气泡、水按照比例混合，搅拌均匀，30-40℃水浴加热，反应1-3h后，冷却降温，得到所述轻质混凝土用复合引气剂。

18、与现有技术相比，本发明提供的轻质混凝土用复合引气剂及其制备方法具有如下有益效果：

19、1、本发明通过制备得到的内烯烃磺酸盐是由内烯烃经磺化反应并进行水解中和反应制得的烯基磺酸盐，其磺酸基团是连接在长烷基链的中间，是一种新型的阴离子表面活性剂。由于产物结构发生了较大的变化，与常规烷基苯磺酸盐相比，产物的溶解性更好，起泡稳泡性能优异，具有良好的热稳定性，混凝土引气效果更加突出。

20、2、本发明采用阴离子/非离子复配手段，通过极性离子头基之间的离子-偶极子相互作用，一方面增强其分子结构中静电斥力，另一方面又能在混凝土表面形成水化层，产生协同效应，使其引气性能提高，从而在混凝土中引入大量均匀、微小、稳定的气泡。

21、3、本发明提供的制备方法简单高效，制得的引气剂具有良好的引气性能、起泡和稳泡性能，能大幅降低气-液界面张力，能在轻质混凝土中引入大量均匀、微小、稳定的气泡，特别适合应用于海工轻质混凝土建筑工程。

技术特征：

1.一种轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：原料包括：内烯烃磺酸盐、稳泡剂、乳化剂、分散剂、微纳米气泡和水，其中所述内烯烃磺酸盐由内烯烃经磺化反应和水解中和反应制得。

2.根据权利要求1所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：按重量份计，所述原料包括内烯烃磺酸盐40-50份、稳泡剂20-30份、乳化剂10-15份、分散剂30-50份、微纳米气泡10-15份、水200-240份。

3.根据权利要求1或2所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：所述内烯烃磺酸盐的制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：步骤s1中，所述磺化剂和1，2-二氯乙烷的质量比为(1.0-1.5):(0.8-1.0)；

5.根据权利要求3所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：所述内烯烃溶液为c12、c14、c16、c18或c20内烯烃中的一种。

6.根据权利要求3所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：所述磺化剂为三氧化硫、发烟硫酸、氨基磺酸、亚硫酸钾、亚硫氢酸钠中的一种。

7.根据权利要求3所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：所述脱水剂为聚丙烯酰胺、环己烷、叔丁醇、二氧六环、丙酮或甘油中的一种。

8.根据权利要求1或2所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：稳泡剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、月桂酰胺丙基氧化胺或异丁基二乙醇胺中的一种。

9.根据权利要求1或2所述的轻质混凝土用复合引气剂，其特征在于：所述乳化剂为异构十三碳醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、磷脂酰乙醇胺或烷基苯磺酸钠中的一种；

10.根据权利要求1-9任一项所述的轻质混凝土用复合引气剂的制备方法，其特征在于：将所述内烯烃磺酸盐与稳泡剂、乳化剂、分散剂、微纳米气泡、水按照比例混合，搅拌均匀，30-40℃水浴加热，反应1-3h后，冷却降温，得到所述轻质混凝土用复合引气剂。

技术总结本发明涉及混凝土添加剂领域，特别涉及一种轻质混凝土用复合引气剂及其制备方法，引气剂原料包括：内烯烃磺酸盐、稳泡剂、乳化剂、分散剂、微纳米气泡和水，其中所述内烯烃磺酸盐由内烯烃经磺化反应和水解中和反应制得。本发明提供的制备方法简单高效，制得的引气剂具有良好的引气性能、起泡和稳泡性能，能大幅降低气‑液界面张力，能在轻质混凝土中引入大量均匀、微小、稳定的气泡，特别适合应用于海工轻质混凝土建筑工程。技术研发人员：朱少宏,蒋卓君,吴锦松,王炀杰,吴文贤,林添兴受保护的技术使用者：科之杰新材料集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11