(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112592100 A(43)申请公布日 2021.04.02
(21)申请号 202110126447.3(22)申请日 2021.01.29
(71)申请人 河南华泰新材科技股份有限公司
地址 473000 河南省南阳市高新区西环路
10号(72)发明人 孙根生 张建华 华振贵 许言言
范志广 于翔 雷云 李思孟 (74)专利代理机构 郑州知己知识产权代理有限
公司 41132
代理人 杨小燕(51)Int.Cl.
C04B 24/42(2006.01)C04B 24/16(2006.01)C04B 24/38(2006.01)C04B 103/42(2006.01)
权利要求书1页 说明书7页
(54)发明名称
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂及其制备方法(57)摘要
本发明公开了一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域，包括以下重量份的原料：起泡剂200‑500份、稳泡剂30‑80份、激发剂50‑120份、稀释剂150‑250份和水180‑300份。本发明用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂既具有良好的性能，又能进一步激发掺合料或者水泥的水化，充分激发材料本身的潜力，实现低碳节能而又高效质量的技术经济目标。
CN 112592100 ACN 112592100 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，其特征在于：包括以下重量份的原料：起泡剂200‑500份、稳泡剂30‑80份、激发剂50‑120份、稀释剂150‑250份和水180‑300份。
2.如权利要求1所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，其特征在于：所述起泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠和茶皂素中的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，其特征在于：所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
4.如权利要求3所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，其特征在于：所述激发剂为氯化镁、硅酸钠、三乙醇胺、氯化钠和硫酸钠中的至少一种。
5.如权利要求4所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，其特征在于：所述稀释剂为正丁醇、仲丁醇和乙醇中的至少一种。
6.如权利要求5所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，其特征在于：包括以下重量份的原料：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠200份、十二烷基硫酸钠110份、茶皂素20份、硅树脂聚醚乳液20份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、氯化镁80份、硅酸钠5份、三乙醇胺3份、仲丁醇120份和水210份。
7.如权利要求1‑6任意一项所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水180‑300份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂150‑250份；（4）向反应釜内加入起泡剂200‑500份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂30‑80份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂50‑120份，直至均匀。
2
CN 112592100 A
说 明 书
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂及其制备方法
1/7页
技术领域
[0001]本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂及其制备方法。
背景技术
[0002]泡沫轻质土，是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。[0003]传统的泡沫轻质土均采用水泥为主要原料，但水泥属于高能耗材料，随着国家节能号召的大力推广，对水泥的产量限制也越来越大。因此，近年来开发出了一种新型复合掺合料，是一种可以高掺量应用到泡沫轻质土的材料，可以大大降低水泥的用量，同时，也可以满足标准上的技术要求。
[0004]掺合料属于固废材料的再利用，由于固废材料内存在一定的活性，因此在试配时需要提供外加剂进行材料的激发，但是，由于泡沫轻质土生产工艺的限制，常规的外加剂添加不方便，计量不精准。同时，发泡剂也是影响泡沫轻质土质量的关键因素，发泡剂的主要性能指标为泌水率和沉降距。[0005]因此，如何研发一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂及其制备方法，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
[0006]公开号为CN109279771A的专利文献公开一种轻质建筑材料发泡剂及其制备方法，该发泡剂包括碳化硅、钾钠长石粉、钠的化合物，其中所述的碳化硅、钾钠长石粉、钠的化合物的质量比(或质量百分比)为65‑75％：10‑15％：15‑25％；所述的发泡剂中钾的质量百分比低于钠的质量百分比。
[0007]公开号为CN109467333A的专利文献公开一种泡沫轻质混凝土用发泡剂，属于建筑材料技术领域。该发明以蛋白发泡剂作为复合发泡剂的主要成分，相较于其他类型的发泡剂，其发泡数量多、稳定性好、产品强度更高，为了整个复合发泡剂的发泡性能奠定了良好的基础。
[0008]上述两种发泡剂能够用于轻质混凝土中，但是用于掺合料泡沫轻质土中性能不理想。
发明内容
[0009]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂及其制备方法，既具有良好的性能，又能进一步激发掺合料或者水泥的水化，充分激发材料本身的潜力，实现低碳节能而又高效质量的技术经济目标。[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：起泡剂200‑500
3
CN 112592100 A
说 明 书
2/7页
份、稳泡剂30‑80份、激发剂50‑120份、稀释剂150‑250份和水180‑300份。[0011]进一步的，所述起泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠和茶皂素中的至少一种。
[0012]进一步的，所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。[0013]进一步的，所述激发剂为氯化镁、硅酸钠、三乙醇胺、氯化钠和硫酸钠中的至少一种。
[0014]进一步的，所述稀释剂为正丁醇、仲丁醇和乙醇中的至少一种。[0015]进一步的，所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠200份、十二烷基硫酸钠110份、茶皂素20份、硅树脂聚醚乳液20份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、氯化镁80份、硅酸钠5份、三乙醇胺3份、仲丁醇120份和水210份。
[0016]进一步的，所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水180‑300份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂150‑250份；（4）向反应釜内加入起泡剂200‑500份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂30‑80份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂50‑120份，直至均匀。
[0017]气泡混合轻质土是水泥、水和气泡按一定比例混合而成的轻质填筑材料，原料土、有时也会根据需要加入适量外加剂。气泡混合轻质土作为一种新型土工材料，内部含有大量密闭气孔，具有流动性高、密度小（低于一般土体）且可调节、保温隔热性能好和强度可调节等优点。气泡混合轻质土的性能受到许多因素的制约，包括原料配比、温度和发泡剂等。在这些因素中，发泡剂尤为重要，发泡剂所发出泡沫的性能优劣是能否成功制备气泡混合轻质土的关键。为此，本领域的技术人员对发泡剂进行了研究。比如，公开号为CN109516713A的专利文献公开了一种轻质混凝土发泡剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域，取十八胺与丙烯酸甲酯等反应，其头基含有羧酸根和叔胺，在进入混凝土进行发泡降低表面张力，加快形成囊泡的速度，提高了发泡效率；该发泡剂以异佛尔酮二异氰酸酯、4‑苯偶氮基苯酚等为原料进行反应，使得泡膜不易破裂不成形，能更好的辅助形成泡孔；发泡的过程中以膨胀珍珠岩为发泡剂负载物，加入硅灰由于其滚珠效应，提高了混凝土浆体的流动性，先以表面活性添加剂、基础发泡剂负载于膨胀珍珠岩载体上，提高了发泡混凝土的整体性能，解决了目前发泡剂发泡不均匀，泡膜易坍塌影响混凝土质量的问题。授权公告号为CN108623212B的专利公开了一种高性能泡沫轻质土发泡剂及制备方法，适用普通硅酸盐水泥，其中高性能泡沫轻质土发泡剂包括水、阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、减水剂、缓凝剂、稳泡剂、增稠剂和着色剂，按质量百分比计为水10％～50％，阴离子型表面活性剂10％～30％，非离子型表面活性剂5％～20％，减水剂10％～50％，缓凝剂5％～20％，稳泡剂5％～10％，增稠剂2％～8％，着色剂0.5％～2％。该发明高性能泡沫轻质土发泡剂与水泥、矿物掺和料及外加剂的适应性好，形成的泡沫均匀细腻、耐强碱、半衰期时间
4
CN 112592100 A
说 明 书
3/7页
长，与水泥稀浆拌和形成的泡沫轻质土流值可控、收缩变形小，保证了桥头台背、软土路基、路面加宽、边坡防护等泡沫轻质土填筑体的质量和耐久性。但是，这些发泡剂都是用于没有掺合料的混凝土中。
[0018]本领域的技术人员认为，添加掺合料的混凝土具备与普通混凝土等同的抗压强度等性能，因此，用于普通混凝土的发泡剂也适用于添加掺合料的混凝土中，而事实证明，添加普通发泡剂，混凝土性能不理想。掺合料属于固废材料的再利用，由于固废材料内存在一定的活性，因此在试配时需要提供外加剂进行材料的激发，本发明在研发公开号为CN106747638A的泡沫混凝土主材料的基础上，研发配合该材料的发泡剂。[0019]本发明的有益效果是：
本发明中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，又名为乙氧基化烷基硫酸钠、脂肪醇醚硫酸
R为12~15烷基）。脂肪醇聚氧乙钠，是一种化学物质，分子式是RO(CH2CH2O)n‑SO3Na(n=2或3，
烯醚硫酸钠是一种阴离子表面活性剂，易溶于水，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗硬水性能。
[0020]十二烷基硫酸钠是一种有机物，化学式为C12H25SO4Na，白色或淡黄色粉状，溶于水，对碱和硬水不敏感，是一种阴离子表面活性剂，生物降解度>90%；具有良好的乳化性、起泡性和水溶性，可生物降解，耐碱，耐硬水，并且在较宽pH值的水溶液中的稳定性和易于合成、价格低廉等特点。
[0021]茶皂素又名茶皂甙，是由茶树种子（茶籽、茶叶籽）中提取出来的一类糖苷化合物，是一种性能良好的天然非离子型表面活性剂，具有良好的乳化、分散、发泡、湿润等功能，通过改善物料的气孔结构，能够有效提高浆料的稳定性，使得建筑更加稳定；同时，由于制品内部存在大量的气泡，使得制品具有隔热、隔音的特性，大大降低重量，减少生产成本，并使施工速度加快，降低建造费用。[0022]硅树脂聚醚乳液，英文名为Modified Polyethoxylated Silicone，简称MPS，通过改变分子内部排列顺序，使表面活性剂泡与泡之间排列紧密整齐，从而形成致密的内层膜，使得抗压能力特别强，能够控制气泡液膜的结构稳定性，使表面活性剂分子在气泡的液膜有秩序的分布，赋予泡沫良好的弹性和自修复能力，从而达到特别理想的稳泡作用；在本发明中用于直链阴离子表面活性剂（如脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基硫酸钠）的稳泡，表现出了优异的稳泡效果，性能良好，稳泡持久。[0023]椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，英文名为Coconut Diethanol Amide，简称CDEA。椰子油脂肪酸二乙醇酰胺是一种非离子表面活性剂，没有浊点，性状为淡黄色至琥珀色粘稠液体，易溶于水，具有良好的发泡、稳泡、渗透去污、抗硬水等功能；具有发泡性好，毒性低、对眼睛和皮肤的刺激小等特点；与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（阴离子表面活性剂）配伍后增稠效果特别明显，能加强清洁效果；在水中形成一种不透明的雾状溶液，在一定的搅拌下能完全透明。
[0024]羟丙基甲基纤维素，英文名为Hypromellose，又名羟丙甲纤维素，简称HPMC，是属于非离子型纤维素混合醚中的一种，是一种半合成的、不活跃的、黏弹性的聚合物；水溶液具有表面活性，透明性高，性能稳定；HPMC还具有增稠能力、耐盐性低灰粉、pH稳定性、保水性、尺寸稳定性、优良的成膜性、以及广泛的耐酶性、分散性和粘结性等特点；在本发明中用于提高掺合料的分散性，大幅度改善砂浆的可塑性和保水性，对防止裂纹有效果，可增强泡
5
CN 112592100 A
说 明 书
4/7页
沫轻质土的强度。[0025]激发剂（氯化镁、硅酸钠、三乙醇胺、氯化钠和硫酸钠），进一步激发水泥的水化以及掺合料的水化速度；
稀释剂（正丁醇、仲丁醇和乙醇），进一步分离发泡剂内的成分，稀释原材料，使得
各种材料快速溶解，快速混合均匀，防止产品的沉淀下沉。
[0026]本发明用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂既具有良好的性能，又能进一步激发掺合料或者水泥的水化，充分激发材料本身的潜力，实现低碳节能而又高效质量的技术经济目标。
具体实施方式
[0027]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0028]实施例1
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：脂肪醇聚氧乙烯
醚硫酸钠200份、硅树脂聚醚乳液30份、氯化镁50份、正丁醇150份和水180份。[0029]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水180份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂150份；（4）向反应釜内加入起泡剂200份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂30份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂50份，直至均匀。
[0030]实施例2
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：十二烷基硫酸钠
250份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺40份、硅酸钠60份、仲丁醇180份和水200份。[0031]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水200份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂180份；（4）向反应釜内加入起泡剂250份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂40份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂60份，直至均匀。
[0032]实施例3
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：茶皂素300份、羟
丙基甲基纤维素40份、三乙醇胺60份、乙醇180份和水205份。
[0033]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；
6
CN 112592100 A
说 明 书
5/7页
（2）先向反应釜加入水205份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂180份；（4）向反应釜内加入起泡剂300份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂40份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂60份，直至均匀。
[0034]实施例4
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：十二烷基硫酸钠
200份、茶皂素30份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、羟丙基甲基纤维素20份、氯化钠80份、正丁醇100份、仲丁醇80份和水210份。
[0035]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水210份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂180份；（4）向反应釜内加入起泡剂230份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂50份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂80份，直至均匀。
[0036]实施例5
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：脂肪醇聚氧乙烯
醚硫酸钠200份、十二烷基硫酸钠100份、硅树脂聚醚乳液30份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、硫酸钠70份、仲丁醇80份、乙醇90份和水250份。
[0037]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水250份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂170份；（4）向反应釜内加入起泡剂300份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂60份，搅拌均匀；（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂70份，直至均匀。
[0038]实施例6
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：脂肪醇聚氧乙烯
醚硫酸钠200份、十二烷基硫酸钠110份、茶皂素20份、硅树脂聚醚乳液20份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、氯化镁80份、硅酸钠5份、三乙醇胺3份、仲丁醇120份和水210份。[0039]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水210份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂120份；（4）向反应釜内加入起泡剂330份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂50份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂88份，直至均匀。
[0040]实施例7
7
CN 112592100 A
说 明 书
6/7页
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：脂肪醇聚氧乙烯
醚硫酸钠200份、十二烷基硫酸钠100份、茶皂素200份、硅树脂聚醚乳液30份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、羟丙基甲基纤维素20份、氯化镁30份、硅酸钠20份、三乙醇胺20份、氯化钠30份、硫酸钠20份、正丁醇100份、仲丁醇90份、乙醇60份和水300份。[0041]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水300份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂250份；（4）向反应釜内加入起泡剂500份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂80份，搅拌均匀;
向反应釜中加入激发剂120份，直至均匀。（6）待上述材料均匀之后，
[0042]实施例8
一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂，包括以下重量份的原料：脂肪醇聚氧乙烯
醚硫酸钠200份、十二烷基硫酸钠110份、茶皂素20份、聚丙烯酸钠45份、硅树脂聚醚乳液20份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、氯化镁80份、硅酸钠5份、三乙醇胺3份、仲丁醇120份和水210份。
[0043]所述的一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）称取用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂各原料的重量份数；（2）先向反应釜加入水210份，开动加热器，边搅拌边加热；（3）待水温升到40摄氏度时，停止加热，向反应釜内加入稀释剂120份；（4）向反应釜内加入起泡剂330份，搅拌，直至均匀；（5）最后向反应釜内加入稳泡剂50份，搅拌均匀;（6）待上述材料均匀之后，向反应釜中加入激发剂88份，直至均匀。
[0044]对比例1
本对比例提供一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂同实施例1，但与实施例1不同
的是，本对比例中，没有添加硅树脂聚醚乳液。[0045]对比例2
本对比例提供一种用于掺合料泡沫轻质土的发泡剂同实施例1，但与实施例1不同
的是，本对比例中，没有添加氯化镁。[0046]测试方法按照JC/T2199‑2013标准执行，分别稀释50倍和60倍，测试结果见表1。[0047]表1测试结果
8
CN 112592100 A
说 明 书
7/7页
结合表1，对本发明实施例和对比例发泡剂性能进行测试，经稀释50倍，发泡液发
泡倍数可达27‑29倍，1小时沉降距为3.1‑3.8mm，泌水率为20‑21%，经稀释60倍，发泡液发泡倍数可达25‑26倍，1小时沉降距为6‑7.1mm，泌水率为27‑28%，性能优异，稳定。对比例1没有添加硅树脂聚醚乳液，对比例2没有添加氯化镁，发泡剂的性能下降，说明本发明配方和工艺适配性好。
[0048]将本发明用于掺合料轻质土中，制得泡沫混凝土，抗压强度检测按照JC/T1062‑2007标准执行，抗压强度为3.7‑4.2Mpa，抗压强度高，性能稳定，能够满足客户需求。[0049]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
9
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容