CN113713440B - 一种盾构用消泡剂及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及消泡剂，具体公开了一种盾构用消泡剂，按质量份计，包括以下组分：聚甘油脂肪酸酯类消泡剂0.5～1份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯0.5～2份，有机硅类消泡剂0.05～0.2份，2,5,8,11‑四甲基‑6‑十二碳炔‑5,8‑二醇0.1～1份，矿物油类消泡剂0.05～0.5份，聚醚改性硅油0.1～1份，工业乙醇12～25份，1,2‑丙二醇10～15份，水54.3～76.7份。本发明提供的盾构用消泡剂专用于快速消除盾构施工现场地面上出现的大量废弃泡沫以及泥水盾构储液池中漂浮的大量泡沫，保证了盾构施工的顺利进行。该盾构用消泡剂使用简单，可采用喷雾式喷枪，将消泡剂均匀喷洒到浮泡表面。所述盾构用消泡剂的组分无毒，且可被生物降解，绿色环保，对土质、地下水无污染，对盾构机相关金属部件无腐蚀，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及消泡剂，尤其涉及一种盾构用消泡剂。
背景技术
随着国内城市轨道交通的快速发展，国内大中城市都陆续开始了地铁建设，地铁施工最常用的设备为盾构机，盾构机掘进过程中渣土改良需要泡沫剂，泥水盾构施工中的泥水也含有发泡组分。为了保证施工过程中渣土改良效果好，目前所使用的盾构用泡沫剂所产生的泡沫大多具备发泡率高、稳泡性的特点。然而随着国家提出“绿水青山就是金山银山”的理念、服务于“安全、便捷、高效、绿色、经济”的交通强国的目标，盾构施工过程中出现的难以消泡的泡沫既影响了施工正常进行，又影响了施工环境，造成了一定程度的污染。
目前，国内市场上的消泡剂主要分为油性和水性两种，其中油性消泡剂消泡速度快，最为常用。然而国内市场的消泡剂多是以将其加入泡沫体系后，通过搅拌方式来达到实现消泡的目的。而针对不具备搅拌条件的盾构施工现场地面的大量废弃泡沫，以及泥水盾构储液池中漂浮的大量泡沫，现有的消泡剂并不能达到良好的消泡效果。
因此，急需研发一种无需搅拌即可快速消除盾构施工现场或泥水盾构储液池中泡沫的专用消泡剂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种盾构用消泡剂及其制备与应用，可在无需搅拌的条件下使盾构施工中的泡沫在短时间内消失，节约了施工成本，保证了施工进度，解决了行业内的技术难题。
为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种盾构用消泡剂，按质量份计，包括以下组分：聚甘油脂肪酸酯类消泡剂0.5～1份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯0.5～2份，有机硅类消泡剂0.05～0.2份，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇0.1～1份，矿物油类消泡剂0.05～0.5份，聚醚改性硅油0.1～1份，工业乙醇12～25份，1,2-丙二醇10～15份，水54.3～76.7份。
其中，所述有机硅类消泡剂为聚二甲基硅氧烷，乙二醇硅氧烷、二甲基硅油消泡剂中的至少一种。本发明优选的聚二甲基硅氧烷。
其中，所述矿物油类消泡剂为含有二氧化硅的矿物油类消泡剂、含有脂肪酸类的矿物油类消泡剂、含有硅油类的矿物油类消泡剂中的至少一种。本发明优选的含有二氧化硅的矿物油类消泡剂。
以上组分中，所述有机硅类消泡剂包括但不限于聚二甲基硅氧烷，乙二醇硅氧烷、二甲基硅油消泡剂。
所述矿物油类消泡剂包括但不限于含有二氧化硅的矿物油类消泡剂、含有脂肪酸类的矿物油类消泡剂、含有硅油类的矿物油类消泡剂。
第二方面，本发明提供前述盾构用消泡剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)通过搅拌装置将聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯溶于工业乙醇与1,2-丙二醇中，搅拌均匀后得到混合溶液1；
(2)将聚甘油脂肪酸酯类消泡剂、有机硅类消泡剂、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、矿物油类消泡剂加入到混合溶液1中，搅拌均匀后得到混合溶液2；
(3)将混合溶液2降温至30℃～35℃并加入聚醚改性硅油进行搅拌，得到混合溶液3；
(4)向混合溶液3中加入水，最终搅拌均匀后得到盾构用消泡剂。
作为优选，步骤(1)中，将搅拌时的温度控制在40℃～45℃。
第三方面，本发明提供了所述盾构用消泡剂在盾构消泡中的应用。具体为，将所述盾构用消泡剂均匀喷洒至泡沫表面，例如将所述盾构用消泡剂通过均匀喷洒至地面浮泡和泥水盾构储液池浮泡的表面，专用于快速消除盾构施工现场地面上出现的大量废弃泡沫以及泥水盾构储液池中漂浮的大量泡沫。
本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种盾构用消泡剂，专用于快速消除盾构施工现场地面上出现的大量废弃泡沫以及泥水盾构储液池中漂浮的大量泡沫，保证了盾构的顺利进行。
该盾构用消泡剂使用简单，可采用喷雾式喷枪，将消泡剂均匀喷洒到浮泡表面。所述盾构用消泡剂的组分无毒，且可被生物降解，绿色环保，对土质、地下水无污染，对盾构机相关金属部件无腐蚀，具有良好的应用前景。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述盾构用消泡剂的制备工艺流程。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例提供了一种盾构用消泡剂，该盾构用消泡剂配方由聚甘油脂肪酸酯类消泡剂，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯，聚二甲基硅氧烷，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇，含二氧化硅的矿物油类消泡剂，聚醚改性硅油，工业乙醇，1,2-丙二醇，水组成。
按照重量计，该盾构用消泡剂的原料为：聚甘油脂肪酸酯类消泡剂0.8kg，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯0.5kg，聚二甲基硅氧烷0.1kg，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇0.3kg，含二氧化硅的矿物油类消泡剂0.1kg，聚醚改性硅油0.7kg，工业乙醇20kg，1,2-丙二醇10kg，水67.5kg。
制备方法为：
将搅拌装置搅拌温度设定为40℃～45℃，将0.5kg聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯、20kg工业乙醇、10kg1,2-丙二醇加入到搅拌装置中，搅拌均匀后得到混合溶液1；将0.8kg聚甘油脂肪酸酯类消泡剂、0.1kg聚二甲基硅氧烷、0.3kg2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、0.1kg含有二氧化硅的矿物油类消泡剂加入到混合溶液1中，待搅拌均匀后，得到混合溶液2；将混合溶液2降温至30℃～35℃并加入0.7kg聚醚改性硅油，搅拌均匀后得到混合溶液3；向混合溶液3中加入67.5kg水，搅拌均匀后得到盾构用消泡剂。
该盾构用消泡剂的理化指标如表3所示。
表1盾构用消泡剂性能参数表
| 指标名称 | 检测数值 | 测试方法(或标准) |
| 外观 | 乳白色不透明液体 | 目测 |
| 密度(25℃)，g/cm3 | 0.943 | ASTM D1475 |
| 酸碱pH值 | 8.25 | GB/T 11165-2005 |
实施例2
本实施例提供了一种盾构用消泡剂，该盾构用消泡剂配方由聚甘油脂肪酸酯类消泡剂，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯，聚二甲基硅氧烷，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇，含脂肪酸的矿物油类消泡剂，聚醚改性硅油，工业乙醇，1,2-丙二醇，水组成。
按照重量计，该盾构用消泡剂的原料为：聚甘油脂肪酸酯类消泡剂0.8kg，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯0.5kg，聚二甲基硅氧烷0.1kg，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇0.3kg，含脂肪酸的矿物油类消泡剂0.1kg，聚醚改性硅油0.7kg，工业乙醇20kg，1,2-丙二醇10kg，水67.5kg。
制备方法为：
将搅拌装置搅拌温度设定为40℃～45℃，将0.5kg聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯、20kg工业乙醇、10kg1,2-丙二醇加入到搅拌装置中，搅拌均匀后得到混合溶液1；将0.8kg聚甘油脂肪酸酯类消泡剂、0.1kg聚二甲基硅氧烷、0.3kg2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、0.1kg含有脂肪酸类的矿物油类消泡剂加入到混合溶液1中，待搅拌均匀后，得到混合溶液2；将混合溶液2降温至30℃～35℃并加入0.7kg聚醚改性硅油，搅拌均匀后得到混合溶液3；向混合溶液3中加入67.5kg水，搅拌均匀后得到盾构用消泡剂。
该盾构用消泡剂的理化指标如表2所示。
表2盾构用消泡剂性能参数表
| 指标名称 | 检测数值 | 测试方法(或标准) |
| 外观 | 乳白色不透明液体 | 目测 |
| 密度(25℃)，g/cm<sup>3</sup> | 0.961 | ASTM D1475 |
| 酸碱pH值 | 8.42 | GB/T 11165-2005 |
实施例3
本实施例提供了一种盾构用消泡剂，该盾构用消泡剂配方由聚甘油脂肪酸酯类消泡剂，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯，聚二甲基硅氧烷，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇，含硅油类的矿物油类消泡剂，聚醚改性硅油，工业乙醇，1,2-丙二醇，水组成。
按照重量计，该盾构用消泡剂的原料为：聚甘油脂肪酸酯类消泡剂0.8kg，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯0.5kg，聚二甲基硅氧烷0.1kg，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇0.3kg，含硅油类的矿物油类消泡剂0.1kg，聚醚改性硅油0.7kg，工业乙醇20kg，1,2-丙二醇10kg，水67.5kg。
制备方法为：
将搅拌装置搅拌温度设定为40℃～45℃，将0.5kg聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯、20kg工业乙醇、10kg1,2-丙二醇加入到搅拌装置中，搅拌均匀后得到混合溶液1；将0.8kg聚甘油脂肪酸酯类消泡剂、0.1kg聚二甲基硅氧烷、0.3kg2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、0.1kg含有硅油类的矿物油类消泡剂加入到混合溶液1中，待搅拌均匀后，得到混合溶液2；将混合溶液2降温至30℃～35℃并加入0.7kg聚醚改性硅油，搅拌均匀后得到混合溶液3；向混合溶液3中加入67.5kg水，搅拌均匀后得到盾构用消泡剂。
该盾构用消泡剂的理化指标如表3所示。
表3盾构用消泡剂性能参数表
| 指标名称 | 检测数值 | 测试方法(或标准) |
| 外观 | 乳白色不透明液体 | 目测 |
| 密度(25℃)，g/cm3 | 0.957 | ASTM D1475 |
| 酸碱pH值 | 8.44 | GB/T 11165-2005 |
实验例
本实验例用于验证本发明所述盾构用消泡剂的消泡效果，并与现有常规消泡剂进行对比。
1、实验对象
实施例1盾构用消泡剂、实施例2盾构用消泡剂、实施例3盾构用消泡剂、现有通过搅拌方式消泡的消泡剂RHODOLINE DF 691。
2、实验方法
根据铁五院企业标准，在室温下使用小型喷洒装置对500mL烧杯中500mL泡沫进行喷洒实验，记录喷洒至烧杯内泡沫消散后的消泡时间(单位：s)和消泡剂用量(单位：g)。其中RHODOLINE DF 691用量为1％，其余均直接使用。得到以下结果。
表4消泡剂实验效果
由表4数据可知，实施例1由于消泡时间短、消泡剂用量少，所以消泡效果较好。
现有消泡剂RHODOLINE DF 691是通过加入到泡沫溶液中起到抑制泡沫产生或消除产生泡沫的，这种方式难以消除盾构施工现场地面上出现的大量废弃泡沫以及泥水盾构储液池中漂浮的大量泡沫。而实施例1通过对此类泡沫喷洒消泡剂后可以在很少用量的条件下达到很好的消泡效果，对盾构施工现场地面上出现的大量废弃泡沫以及泥水盾构储液池中漂浮的大量泡沫有很强的创新性和适用性。
对比例1
本对比例提供一种盾构用消泡剂脂制备方法，其步骤与实施例1基本相同，所不同的是：加入0.05kg聚二甲基硅氧烷作为有机硅消泡剂。
对比例2
本对比例提供一种盾构用消泡剂脂制备方法，其步骤与实施例1基本相同，所不同的是：加入0.2kg聚二甲基硅氧烷作为有机硅消泡剂。
对比例3
本对比例提供一种盾构用消泡剂脂制备方法，其步骤与实施例1基本相同，所不同的是：加入0.05kg含二氧化硅的矿物油类消泡剂作为矿物油消泡剂。
对比例4
本对比例提供一种盾构用消泡剂脂制备方法，其步骤与实施例1基本相同，所不同的是：加入0.2kg含二氧化硅的矿物油类消泡剂作为矿物油消泡剂。
将本发明实施例1和对比例1-4的盾构用消泡剂均采用相同的方法进行性能测试(采用铁五院企业标准测试)，测试结果如下：
表5实施例1和对比例1-4的性能测试
由表5可知，随着有机硅类消泡剂或矿物油类消泡剂含量的增加，消泡时间会缩短，盾构用消泡剂用量会减少，但是含量达到一定值也不会继续增加消泡剂性能，所以实施例1为最佳实施例。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种盾构用消泡剂的制备方法，其特征在于，按质量份计，所述盾构用消泡剂包括以下组分：聚甘油脂肪酸酯类消泡剂0.5～1份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯0.5～2份，有机硅类消泡剂0.05～0.2份，2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇0.1～1份，矿物油类消泡剂0.05～0.5份，聚醚改性硅油0.1～1份，工业乙醇12～25份，1,2-丙二醇10～15份，水54.3～76.7份；且所述制备方法包括如下步骤：
(1)在40℃～45℃下，通过搅拌装置将聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯溶于工业乙醇与1,2-丙二醇中，搅拌均匀后得到混合溶液1；
(2)将聚甘油脂肪酸酯类消泡剂、有机硅类消泡剂、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、矿物油类消泡剂加入到混合溶液1中，搅拌均匀后得到混合溶液2；
(3)将混合溶液2降温至30℃～35℃并加入聚醚改性硅油进行搅拌，得到混合溶液3；
(4)向混合溶液3中加入水，最终搅拌均匀后得到盾构用消泡剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅类消泡剂为聚二甲基硅氧烷，乙二醇硅氧烷、二甲基硅油消泡剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物油类消泡剂为含有二氧化硅的矿物油类消泡剂、含有脂肪酸类的矿物油类消泡剂、含有硅油类的矿物油类消泡剂中的至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法制备得到的盾构用消泡剂在盾构消泡中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将所述盾构用消泡剂均匀喷洒至泡沫表面。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，将所述盾构用消泡剂通过均匀喷洒至地面浮泡和泥水盾构储液池浮泡的表面，专用于快速消除盾构施工现场地面上出现的大量废弃泡沫以及泥水盾构储液池中漂浮的大量泡沫。
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