一种水性可降解木模板混凝土脱模剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土生产技术的技术领域，特别是涉及一种水性可降解木模板混凝土脱模剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着混凝土行业技术的快速发展，混凝土外加剂在混凝土建筑工艺中的角色也变得越来越重要。所述的混凝土外加剂虽然掺量小，但其能改善混凝土的性能，从而使其满足越来越严苛的实际需要；同时，通过外加剂还能节约水泥的用量，进而减少建筑行业的能耗和减少污染物排放等。目前市面上常见的外加剂有：早强剂、减水剂、引气剂、缓凝剂以及脱模剂等。其中，所述混凝土脱模剂，又常被称混凝土隔离剂或脱模润滑剂，其是一种涂覆或喷洒于模板内壁，进而能产生一层隔离膜，以起到润滑和隔离的作用；同时，所述脱模剂还能有效减少混凝土与模板之间的黏附力，从而使混凝土在拆模时能顺利脱离模板，以保持混凝土形状完整无损的物质。
3.目前，市场上混凝土脱模剂的种类繁多，不同类型的脱模剂对混凝土与模板之间的脱模效果不尽相同。常见的有：皂类脱模剂、废机油类、植物油类以及石蜡类脱模剂。皂类脱模剂虽有造价低廉的优点，但该类脱模剂发酵后，散发出难闻的臭味，容易污染环境，而且，其不易使产品脱模，从而导致混凝土存在表面粗糙的缺陷。废机油类脱模剂虽有造价低廉的优点，但油污易污染施工人员的衣物；且产品脱模后，混凝土的表面通常存在粗糙的缺陷，而且常伴有黑色的油污，增加了产品脱模的难度。植物油类脱模剂虽有原料易得的优点，但该类脱模剂使用了大量的植物油，因而直接影响了水泥凝固的效果，容易造成混凝土存在表面粗糙的缺陷。蜡油类脱模剂虽有易脱模的优点，但该类脱模剂需要经乳化剂乳化，而常见的乳化剂中含有甲醛等有机挥发性有机溶剂，因而该类脱模剂对人体有伤害，且其生产成本也比较高。
4.具体的，中国专利cn108219910a公开了一种在混凝土中使用的脱模剂。
5.该种脱模剂的组分具体为：水、废机油、环氧树脂、异构醇与环氧乙烷缩合物、聚乙二醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺、聚丙烯，其重量百分比组成为水70-80%，处理后的废机油15-25%，环氧树脂2-3%，异构醇与环氧乙烷缩合物0.3-0.7%，聚乙二醇醚0.5-0.9%，烷基酚聚氧乙烯醚0.5-1 .2%，三乙醇胺0.1-0.2%，聚丙烯0.1-0.2%。通过上述的脱模剂可以对废机油进行重复利用，从而减少了能源的浪费。
6.然而，上述所公开的脱模剂虽然能在一定的程度上节约能源，但其本质上还是采用了废机油搭配复合乳化剂的方法，因其含油量较高高，所以导致了脱模剂在使用的过程中所产生的油膜会偏厚；进而导致了混凝土制品出现蜂窝气泡以及浸渍印痕返黄变色等不良缺陷现象。进一步的，在实际的应用中，上述的脱模剂在涂刷模具的过程中容易发生滴漏，从而会造成污染或浪费。同时，使用上述脱模剂的混凝土在脱模之后会有残留废机油的现象；从而影响了混凝土构件二次施工；例如，上述情况会影响贴瓷砖工艺或涂墙漆的工艺中瓷砖或墙漆的附着力。


技术实现要素：

7.基于此，有必要针对现有技术中的脱模剂所存在的含油量高以及容易污染环境等技术问题，提供一种水性可降解木模板混凝土脱模剂及其制备方法。
8.一种水性可降解木模板混凝土脱模剂，其包括如下重量份组分：植物油:15-30份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2-3份；油酸:4-7份；33%氢氧化钠溶液:8-12份以及去离子水:48-71份。
9.进一步的，其包括以下重量份组分：植物油:17-28份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2.2-2.8份；油酸:4.3-6.7份；33%氢氧化钠溶液:8.5-11.5份以及去离子水:51-68份。
10.具体的，其中一种实施例中，其包括以下重量份组分：植物油:25份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2.5份；油酸:6份；33%氢氧化钠溶液:10.5份以及去离子水:56份。
11.具体的，其中一种实施例中，其包括以下重量份组分：其包括以下重量份组分：有机硅-植物油聚合物：3份；植物油:30份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2.8份；油酸:6.5份；33%氢氧化钠溶液:11.2份；去离子水:46.5份。
12.进一步的，一种制备上述的水性可降解木模板混凝土脱模剂的方法，其包括以下步骤：s1：首先，分别称取2-3份的椰油酰胺丙基甜菜碱、4-7份的油酸以及8-12份的33%氢氧化钠溶液；s2：接着，将备好的椰油酰胺丙基甜菜碱、油酸以及33%氢氧化钠溶液分别到加入15-30份植物油当中；s3：然后，对混合液体搅拌10-20min；s4：接着，边搅拌边加入48-71份的去离子水，并持续搅拌25-35min后获得成品。
13.进一步的，在所述步骤s2中，15-30份的所述植物油可以预先添加预设量的有机硅-植物油聚合物；所述有机硅-植物油聚合物与所述植物油的质量比为：1:20；所述有机硅-植物油聚合物可以通过搅拌分散到所述植物油中，然后，再继续将备好的椰油酰胺丙基甜菜碱、油酸以及33%氢氧化钠溶液分别到加入植物油与有机硅-植物油聚合物的混合液中。
14.进一步的，所述有机硅-植物油的制备方法为：s11：在60℃下，向20g植物油、乙酸以及732强酸性阳离子树脂催化剂的混合体系中滴加预设量的30%过氧化氢，控制滴加2h；待滴加完毕后保温反应4h；然后分液过滤732强酸性阳离子树脂催化剂，得到环氧植物油粗产物；s12：在50℃下，向10g的环氧植物油中滴加预设量的乙酸，控制滴加时间1h；滴加完毕后保温反应2h得到植物油醇粗产物；s13：将丁二酰氯溶解于二氯甲烷中，冰水浴；然后，在氮气氛中滴加溶解于二氯甲烷中的有机硅钠盐，控制在1h内滴完，丁二酰氯与有机硅钠盐物质的量比为1：1；滴加完毕后在冰水浴中再反应3h，接着，在室温下继续反应3h；待反应完后迅速加入预设量的三乙胺；在冰水浴以及氮气氛中继续滴加溶解于二氯甲烷中的植物油醇，所述植物油醇与有机硅钠盐物质的量比为3：1；在冰水浴中维持反应3h，然后，室温下再反应3h，获得有机硅-植物油聚合物粗产物。
15.进一步的，所述步骤s11中，植物油、乙酸以及732强酸性阳离子树脂催化剂的质量
比为：74.5:24.5:1；后续步骤所滴加的所述30%过氧化氢与乙酸的摩尔比为1.2:1。
16.进一步的，在步骤s11中获得环氧植物油粗产物后，先用水对其洗涤，然后，再使用乙醚对其萃取，接着，再用饱和食盐水对其洗涤，直至用ph试纸检测洗至中性；接着，使用无水硫酸钠对其干燥并留存过夜，再通过减压蒸馏以除去溶剂，最后，在真空环境中对其干燥以得到精制的环氧植物油。
17.进一步的，在所述步骤s13中获得有机硅-植物油聚合物粗产物后，将有机硅-植物油聚合物粗产物先过滤，然后，再使用蒸馏水对其洗涤至中性；接着，使用无水硫酸钠对其除水干燥；最后，再使用油泵彻底抽除溶剂，获得精制的有机硅-植物油聚合物。
18.综上所述，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂具有含油量低的特点，通过本发明所制备的脱模剂可以使混凝土脱模后保持其表面光滑以及减少其蜂窝气泡的产生，并且，不会使混凝土制品出现残留浸渍印痕以及返黄变色的现象。同时，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂还具有生物降解的特性，从而可以降低对环境的污染以及减少对混凝土构件二次施工的影响。因此，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂及其制备方法解决了现有技术中的脱模剂所存在的含油量高以及容易污染环境的技术问题。
附图说明
19.图1为本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
20.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
26.本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂，其包括以下重量份数组分：植物油:15-30份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2-3份；油酸:4-7份；33%氢氧化钠溶液:8-12份；去离子水:48-71份。
27.具体的，在本发明中一种水性可降解木模板混凝土脱模剂的配方中，所述植物油可以为菜籽油或大豆油中的一种。所述植物油的具体作用是为脱模剂体系提供具体成膜的物质。区别于现有常用的矿物油类的配方，例如润滑油、机械油或废机油等，所述植物油配方配合掺入预设量的表面活性剂的，可以使脱模剂成品所产生的油膜变薄，从而更加有利于油的扩散，并且能较大程度地减少了混凝土表面的气孔，并进一步降低颜色的差异。同时，所述植物油类的配方可以使脱模剂保持良好的耐候性和耐冲刷性。但上述表面活性剂如果使用过量也会造成混凝土制品出现色疵或污斑等缺陷。所述椰油酰胺丙基甜菜碱作为两性表面活性剂，其具有乳化和增稠稳定作用；所述油酸以及所述33%氢氧化钠溶液可以发生反应进而为体系提供皂化作用、附着作用以及润滑成膜物质。具体的，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂是以植物油、椰油酰胺丙基甜菜碱、油酸以及氢氧化钠皂化物作为脱模剂主要成膜物质，从而使脱模剂具有附着力强、脱模效果好、耐冲刷、耐温以及可生物降解等特点。
28.具体的，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂的5种详细实施例如下：脱模剂实施例1：植物油:15份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2份；油酸:4份；33%氢氧化钠溶液:8份；去离子水:71份。
29.脱模剂实施例2：植物油:30份；椰油酰胺丙基甜菜碱:3份；油酸:7份；33%氢氧化钠溶液:12份；去离子水:48份。
30.脱模剂实施例3：植物油:25份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2.5份；油酸:6份；33%氢氧化钠溶液:10.5份；去离子水:56份。
31.脱模剂实施例4：植物油:20份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2.2份；油酸:4.8份；33%氢氧化钠溶液:8份；去离子水:65份。
32.脱模剂实施例5：植物油:28份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2.8份；油酸:6.5份；33%氢氧化钠溶液:11.2份；去离子水:51.5份。
33.进一步的，请参阅图1，图1为本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂的制备方法的工艺流程图。如图1所示，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂的制备方法，其包括以下步骤：s1：首先，分别称取2-3份的椰油酰胺丙基甜菜碱、4-7份的油酸以及8-12份的33%氢氧化钠溶液；s2：接着，将备好的椰油酰胺丙基甜菜碱、油酸以及33%氢氧化钠溶液分别到加入15-30份植物油当中；s3：然后，对混合液体搅拌10-20min；s4：接着，边搅拌边加入48-71份的去离子水，并持续搅拌25-35min后获得成品。
34.具体的，基于上述水性可降解木模板混凝土脱模剂的制备方法，其中3种详细的实施例如下：制备方法实施例1：首先，分别称取2份的椰油酰胺丙基甜菜碱、4份的油酸以及8份的33%氢氧化钠溶液；并将上述物料分别加入加入到15份的植物油当中；然后，对混合溶液搅拌10min；接着，边搅拌边加入71份的去离子水，再搅拌25min，即得成品。
35.制备方法实施例2：首先，分别称取3份的椰油酰胺丙基甜菜碱、7份的油酸以及12份的33%氢氧化钠溶液；并将上述物料分别加入加入到30份的植物油当中；然后，对混合溶液搅拌10min；接着，边搅拌边加入48份的去离子水，再搅拌25min，即得成品。
36.制备方法实施例3：首先，分别称取2.8份的椰油酰胺丙基甜菜碱、6.5份的油酸以及11.2份的33%氢氧
化钠溶液；并将上述物料分别加入加入到28份的植物油当中；然后，对混合溶液搅拌10min；接着，边搅拌边加入51.5份的去离子水，再搅拌25min，即得成品。
37.进一步的，继续对本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂的脱模性能进行测试。具体说明如下：对比例1：市售水性混凝土脱模剂。
38.对比例2：以实施例5为基础，但相对于实施例5的配方，该对比例中不掺入椰油酰胺丙基甜菜碱，其他组分和制备工艺则保持不变。
39.对比例3：以实施例5为基础，但相对于实施例5的配方，该对比例中不掺入油酸，其他组分和制备工艺则保持不变不变。
40.将前述脱模剂实施例3-5以及对比例1-3的脱模剂均按照《混凝土制品用脱模剂》(jc/t949-2005)所记载的测试方法，对c30普通混凝土进行脱模试验，详细的实验结果见下表。
41.表1：脱模剂性能测试结果基于表1的脱模剂性能测试结果可知，使用本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂所记载的配方及制备方法所制得的脱模剂产品的脱模性能明显优于市售的水性混凝土脱模剂；并且，预设量的椰油酰胺丙基甜菜碱以及油酸能明显改善脱模剂的稳定性和混凝土的质量。
42.进一步的，植物油基脱模剂作为环保型的脱模剂，其具有可再生、可生物降解且对人体无伤害的优点，最重要的是使用植物油基脱模剂可以提高混凝土表面质量。但所述植物油基脱模剂如果应用于高质量要求的工程仍有缺陷。具体的，其会导致模具容易沾灰以及混凝土粘量稍大的缺点。为了提高混凝土制品脱模时的剥离性能，并减小沾灰，可以通过有机硅改性植物油来制备脱模剂，进而提升脱模剂的性能。有机硅因其化学惰性、润滑性、低表面能以及成膜能力强的特点，从而具有优异的脱模性能，其适宜被应用于脱模剂。
43.具体的，所述有机硅改性植物油的制备方法如下：s11：在60℃下，向20g植物油、乙酸以及732强酸性阳离子树脂催化剂的混合体系中滴加预设量的30%过氧化氢，控制滴加2h；待滴加完毕后保温反应4h；然后分液过滤732强酸性阳离子树脂催化剂，得到环氧植物油粗产物；
s12：在50℃下，向10g的环氧植物油中滴加预设量的乙酸，控制滴加时间1h；滴加完毕后保温反应2h得到植物油醇粗产物；s13：将丁二酰氯溶解于二氯甲烷中，冰水浴；然后，在氮气氛中滴加溶解于二氯甲烷中的有机硅钠盐，控制在1h内滴完，丁二酰氯与有机硅钠盐物质的量比为1：1；滴加完毕后在冰水浴中再反应3h，接着，在室温下继续反应3h；待反应完后迅速加入预设量的三乙胺；在冰水浴以及氮气氛中继续滴加溶解于二氯甲烷中的植物油醇，所述植物油醇与有机硅钠盐物质的量比为3：1；在冰水浴中维持反应3h，然后，室温下再反应3h，获得有机硅-植物油聚合物粗产物。
44.进一步的，在上述步骤s11中，所述植物油、乙酸以及732强酸性阳离子树脂催化剂的质量比为：74.5:24.5:1。此外，后续步骤所滴加的所述30%过氧化氢与乙酸的摩尔比为1.2:1。并且，在步骤s11中获得环氧植物油粗产物后，先用水对其洗涤，然后，再使用乙醚对其萃取，接着，再用饱和食盐水对其洗涤，直至用ph试纸检测洗至中性。接着，使用无水硫酸钠对其干燥并留存过夜，再通过减压蒸馏以除去溶剂，最后，在真空环境中对其干燥以得到精制的环氧植物油。
45.进一步的，在上述步骤s12中，所述环氧植物油与乙酸的质量比为3:1。具体的，在步骤s12中制备获得植物油醇的粗产物后，可以通过以下方法对其进一步提纯：先用蒸馏水对其洗涤，然后，再使用乙醚对其萃取；接着，再使用饱和食盐水对其洗涤，直至用ph试纸检测洗至中性。然后，使用无水硫酸钠对其干燥过夜，再通过减压蒸馏以除去溶剂；最后，在真空环境中对其干燥，从而得到精制的植物油醇。
46.进一步的，在上述步骤s13中，得到有机硅-植物油聚合物粗产物后可以对其进一步提纯；具体为：将有机硅-植物油聚合物粗产物先过滤，然后，再使用蒸馏水对其洗涤至中性；接着，使用无水硫酸钠对其除水干燥；最后，再使用油泵彻底抽除溶剂，得精制的有机硅-植物油聚合物。
47.以上为有机硅-植物油聚合物合成的全过程。由于植物油中的主要成分为甘油三酸酯，其中含有不饱和脂肪酸，即存在一定量的双键。本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂的制备方法利用其双键的化学特性，首先，用过氧乙酸将该双键环氧化，随后，又用乙酸将环氧键开环，从而得到植物油醇。在一定条件下，可以通过丁二酰氯将有机硅钠盐接枝到植物油醇中，进而制得有机硅-植物油聚合物。
48.进一步的，在前述步骤s2中，所述15-30份的植物油可以预先添加预设量的有机硅-植物油聚合物；所述有机硅-植物油聚合物与植物油的质量比为：1:20。所述有机硅-植物油聚合物可以通过搅拌分散到基础的植物油中，然后，继续将备好的椰油酰胺丙基甜菜碱、油酸以及33%氢氧化钠溶液分别到加入植物油与有机硅-植物油聚合物的混合液中；然后，对混合液体搅拌10-20min；接着，边搅拌边加入48-71份的去离子水，并持续搅拌25-35min后获得有机硅改性植物油脱模剂成品。
49.接着，依据jc/t949—2005《混凝土制品用脱模剂》的要求来测定有机硅改性植物油脱模剂的密度、粘度、ph值、稳定性等匀质性以及干燥成膜时间、脱模性能、对钢模具锈蚀作用等施工性能。测定用的有机硅改性植物油脱模剂为：有机硅-植物油聚合物：3份；植物油:30份；椰油酰胺丙基甜菜碱:2.8份；油酸:6.5份；33%氢氧化钠溶液:11.2份；去离子水:46.5份。
50.表2：有机硅改性植物油脱模剂的各项性能指标由表2可以看出，有机硅改性植物油脱模剂成膜时间为20min，ph值为6.5，对模具无锈蚀作用；脱模时，模具与混凝土试件间的吸附力很小，拆模时模具侧面自动剥离，底面轻微用力即可脱模；脱模后，混凝土试块表面光滑，色泽均匀，试块棱角完整无损。且当有机硅-植物油聚合物与植物油的比例为1:20时，模具底面混凝土粘附量为3.75g/m2，明显优于未添加有机硅-植物油聚合物的植物油脱模剂，前述脱模剂实施例5实际测得其混凝土粘附量为4.70g/m2，可见有机硅的引入确实可以降低混凝土粘附量，从而减少模具沾灰，以提高混凝土的脱模性能，进一步满足混凝土行业对脱模剂的高质量使用要求。
51.综上所述，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂具有含油量低的特点，通过本发明所制备的脱模剂可以使混凝土脱模后保持其表面光滑以及减少其蜂窝气泡的产生，并且，不会使混凝土制品出现残留浸渍印痕以及返黄变色的现象。同时，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂还具有生物降解的特性，从而可以降低对环境的污染以及减少对混凝土构件二次施工的影响。因此，本发明一种水性可降解木模板混凝土脱模剂及其制备方法解决了现有技术中的脱模剂所存在的含油量高以及容易污染环境的技术问题。
52.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。