環(huán)保型水性脫模劑的制備及其性能研究

田 野 陳 剛 王海軍 劉玉亭 陳傳明

安徽省高迪循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園股份有限公司

1 引言

混凝土技術(shù)的發(fā)展一直伴隨著人類城市化的發(fā)展，混凝土制品已經(jīng)變成世界上運用領(lǐng)域最為廣泛、應用最多的建筑材料。近年來，我國城市化進程的加快，混凝土制品的需求量也越來越大。在混凝土制品制備過程中，各種構(gòu)件拆模后表面經(jīng)常會出現(xiàn)露筋、蜂窩麻面、孔洞、缺角等質(zhì)量缺陷，不僅影響產(chǎn)品表面的裝飾效果，還會進一步影響其內(nèi)在質(zhì)量和耐久性[1-3]。而脫模劑的使用，能夠有效地減少混凝土和模板之間的內(nèi)聚力，大幅度降低混凝土表面的氣孔數(shù)量，從而達到易于脫模、保持混凝土表觀完整及鋼模防銹的目的，從而明顯地減少甚至避免混凝土制品表面的質(zhì)量問題，保證產(chǎn)品外觀的同時提高產(chǎn)品質(zhì)量[4-6]。

當前國內(nèi)外裝配式預制混凝土構(gòu)件行業(yè)使用的脫模劑種類眾多，其中絕大多數(shù)產(chǎn)品的原料均選擇礦物質(zhì)油作為基礎油，不可再生，不易降解且對環(huán)境具有危害。隨著混凝土制品的需求增大，脫模劑的市場也隨之增大，因此迫切需要研制一種環(huán)保型脫模劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的礦物油基脫模劑[7-8]。

本文以綠色環(huán)保、可再生的棕櫚油作為基礎油，研制出一種環(huán)保型水性脫模劑，并探討了乳化劑種類及用量對穩(wěn)定性的影響，同時通過干燥時間、混凝土黏附量表征其施工性能。

2 實驗

2.1 主要原料及設備

原料：棕櫚油，廣州萬辰化工有限公司；司班-80（s-80）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）、異構(gòu)C13醇聚氧乙烯醚（TO-3）、烷基酚聚氧乙烯醚（Op-10）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、十二烷基磺酸鈉（SDS），廣州市君鑫化工公司產(chǎn)；聚硅氧烷，南京化學試劑股份有限公司；防腐劑，濟南德藍化工有限公司；阻銹劑，濟南拓達建材有限公司。

儀器：實驗室均質(zhì)乳化機，安徽博進化工機械有限公司；電子天平，上海舜宇恒平公司；高速離心機，山東博科。

2.2 環(huán)保型水性脫模劑的制備

環(huán)保型水性脫模劑由棕櫚油、乳化劑、聚硅氧烷等原料組成，水為分散體系，制備穩(wěn)定的水包油乳液。具體步驟為以下幾點。

（1）將水溶性的乳化劑加入已經(jīng)稱量好的棕櫚油中，開啟乳化機，在一定轉(zhuǎn)速下分散均勻。

（2）將油溶性的乳化劑加入已經(jīng)稱量好的水中，開啟乳化機，待乳化劑完全分散均勻，整體變?yōu)辄S色渾濁狀態(tài)即可。

（3）提高轉(zhuǎn)速，將油溶性乳化劑分散均勻地乳化水緩慢加入油中，并加入消泡劑，待分散5min 后再加入聚硅氧烷繼續(xù)乳化25min，最后加入防腐劑和阻銹劑，即可得到環(huán)保型水性脫模劑。

2.3 性能測試

2.3.1 室溫穩(wěn)定性

取25mL 乳液，加入玻璃比色管中，在室溫環(huán)境下靜置24h，觀察其在自然光照下有無明顯分層現(xiàn)象、是否均勻。

2.3.2 離心穩(wěn)定性

取8mL 乳液注入10mL 的螺口離心管，放置于高速離心機內(nèi)，轉(zhuǎn)速設定為6000r/min，離心分心5min 后，對其穩(wěn)定性進行評價。

2.3.3 脫模劑施工性能

按《混凝土制品用脫模劑》（JC/T 949—2005）的施工性能試驗方法進行測試。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同乳化劑組合對脫模劑穩(wěn)定性的影響

水性脫模劑的一項重要技術(shù)指標就是穩(wěn)定性，水性脫模劑的穩(wěn)定性差會表現(xiàn)為發(fā)生油水分層，脫模劑噴涂至模板后造成成膜厚度不均，從而影響脫模效果，致使混凝土構(gòu)件表面出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷。而對于乳液型水性脫模劑來說，能否具備穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于乳化劑的選定，所選定的單一或組合乳化劑的HLB值要盡可能與被乳化基礎油的HLB 相等或接近，才能夠得到最好的穩(wěn)定效果。

棕櫚油的HLB在7左右，故分別選取s-80、TO-3、AES、SDS、AEO-9、Op-10 共6 種乳化劑進行復配組合，HLB 選取6-10 之間，棕櫚油含量47.5%，水為47.5%，乳化劑5%，制得棕櫚油乳化液，測得其室溫穩(wěn)定性如表1。

表1 乳化劑組合、HLB 值及棕櫚油乳液室溫穩(wěn)定性

由表1可知，乳化劑的HLB值與棕櫚油的HLB越接近，其乳化效果較好，不易分層；當乳化劑的HLB值與棕櫚油的HLB接近時，s-80/TO-3的組合乳化效果最好，這是因為TO-3由飽和的十三碳異構(gòu)醇加工而成，支鏈多，滲透能力強，對提高乳液附著力有促進作用，同時十三碳的長鏈結(jié)構(gòu)使得其與s-80復配得到的乳化體系具有卓越的乳化穩(wěn)定性和空間穩(wěn)定性。

3.2 乳化劑摻量對脫模劑穩(wěn)定性影響

當表面活性劑作為乳化劑時，乳化劑的濃度會影響其在界面上形成吸附膜的強度，因此，適量的乳化劑才能得到優(yōu)異的乳化效果。將s-80/TO-3 乳化劑組合分別按總量的1%、2%、3%、4%、5%、6%加入，消泡劑3‰，防腐劑2.5‰，阻銹劑1%，加料順序及工藝條件不變，制備得到環(huán)保型水性脫模劑，將脫模劑裝入10mL 離心管，放入高速離心機，設定轉(zhuǎn)速6000r/min，離心分心5min 后，測得其離心穩(wěn)定性如表2。

由上表可知，當乳化劑的用量小于4%，制得的脫模劑穩(wěn)定性較差，說明乳化劑用量不足，未能充分將體系中的油水完全乳化，高速離心下極易出現(xiàn)油水分層；當乳化劑用量達到4%時，已可以將體系內(nèi)油水充分乳化，故穩(wěn)定性較好；綜合經(jīng)濟性考慮，4%的乳化劑用量已經(jīng)可以滿足乳化需求，故選擇4%的乳化劑效果最好。

3.3 施工性能

使用干燥時間、混凝土黏附量以及外觀等試驗方法來表征脫模劑的施工性能。本文選取了當前混凝土預制構(gòu)件行業(yè)中使用率較高的幾種脫模劑：廢機油、乳化機油類，對幾種脫模劑的干燥時間、混凝土黏附量及外觀進行了測試，結(jié)果如表3 和圖1所示。

表3 不同種類脫模劑施工性能比較

圖1 使用不同脫模劑外觀情況

從表3和圖1可知，廢機油的施工性能最差，干燥時間長，有刺激性氣味，脫模后試塊表面有氣孔和油斑；乳化機油和環(huán)保型脫模劑的干燥時間相差不大，但乳化機油型脫模劑的混凝土黏附量較大，且脫模之后試塊表面有少量氣孔，而自制環(huán)保型脫模劑脫模后試塊表面光滑平整，混凝土黏附量較小。綜合各方面性能，以棕櫚油為基礎油制備的環(huán)保型脫模劑脫模性能優(yōu)異。

4 結(jié)束語

（1）通過探討不同乳化劑組合及乳化劑用量對穩(wěn)定性的影響，確定了該水性脫模劑的最佳配方為：S－80/TO-3為乳化劑組合，乳化劑用量為4%，棕櫚油用量為47.5%，水為47.5%，消泡劑3‰，防腐劑2.5‰，阻銹劑1%。

（2）利用上述方法制備的環(huán)保型水性混凝土脫模劑能夠滿足《混凝土制品用脫模劑》（JC/T 949—2005）的各項指標，具有良好的施工性能，混凝土試件表面光滑無氣孔，且混凝土黏附量較小。