[发明专利]双子型表面活性剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种双子型表面活性剂及其制备方法和应用，所述双子型表面活性剂表面活性高，起泡能力和稳泡性好，用做混凝土引气剂不仅具有优良的引气和稳泡性能，同时硬化混凝土具有较优的气孔结构，不会对混凝土的硬化强度产生较大影响。所述双子型表面活性剂具有特定结构，分子中含有2个疏水链段和2个亲水单元，其中疏水链段为8～18个碳原子的直链烷基链，亲水单元为季铵盐基团，它们之间在靠近季铵盐处通过具有大芳香环结构的桥接单元共价连接。

技术领域

本发明涉及一种双子型表面活性剂及其制备方法和应用，属混凝土外加剂领域。

背景技术

随着高性能混凝土的发展，近年来，人们对于混凝土的耐久性也日益重视。在混凝土搅拌过程中掺入引气剂，可以在新拌和硬化混凝土中引入适量微小、均匀、密闭的气泡，从而提高的混凝土的和易性、耐久性和抗融冻性。因此，高性能混凝土引气剂的研发和生产正逐渐成为外加剂领域的热点。

目前常用的引气剂包括松香类引气剂、皂苷类引气剂、烷基磺酸盐类引气剂等。从它们的化学结构看出，它们均为单链型的表面活性剂，即一端为疏水链段，另一端为亲水离子基团的两亲性分子。这类分子可以通过疏水链之间的疏水缔合作用在气液界面定向排列，从而降低水溶液的表面张力，使得气泡更加容易生成。但是，亲水的离子基团之间同种电荷的排斥作用阻碍了其在气液界面的紧密排列，使得引气剂分子间距增大。这限制了它们的表面活性，使得它们的引气能力不足，或是引入的气泡直径大、尺寸不均、膜弹性小、稳定性差，无法满足现代高性能混凝土的要求。

解决上述问题的常用方法是利用不同的化合物进行复配，以开发综合性能较好的复合型引气剂。但是这种物理方法也存在明显的缺点：如几种不同化合物的复配可能破坏组分的稳定性，产生沉淀；又如复配组分在改善引气和稳泡性能的同时，也可能对混凝土的硬化强度产生较大影响。因此，利用化学方法改变传统引气剂分子的化学结构，来提升引气剂的综合性能，具有十分重要的现实意义。然而由于受到学科交叉的限制，这方面的研究目前很少有人涉及。

双子型表面活性剂是一类具有特殊结构的新型混凝土引气剂。其分子中含有两个亲水的离子基团和两条疏水链段，在靠近亲水基处，由桥接基团通过化学键共价连接两条疏水链段。研究表明，这种结构使得离子基团间的静电排斥因受化学键限制而大大削弱，同时疏水链段之间的距离大大拉近，增强了疏水缔合作用，使得分子在气液界面能够更加紧密、有序的排列，因此具有更高的表面活性(Angew.Chem.Int.Ed.2000,39,1906-1920)。专利文献CN 104496525B公开了一种含有阴离子双子型引气剂的复合型混凝土引气剂，相比于传统的单链型混凝土引气剂，它具有更加优秀的引气和稳泡性能，同时不会对混凝土的硬化强度产生较大影响。

发明内容

发明目的

本发明的一个目的是提供一种双子型表面活性剂，该表面活性剂表面活性高，起泡能力和稳泡性好。

本发明的另一个目的是提供上述双子型表面活性剂的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述双子型表面活性剂作为混凝土引气剂的应用，用做混凝土引气剂不仅具有优良的引气和稳泡性能，同时硬化混凝土具有较优的气孔结构，不会对混凝土的硬化强度产生较大影响。

发明概述

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种双子型表面活性剂，所述双子型表面活性剂的结构式如(Ⅰ)所示：

其中，R为8～18个碳原子的直链烷基，M为Br或I。

根据本发明的第二个方面，本发明提供上述双子型表面活性剂的制备方法，合成路线如下：

优选的，所述制备方法包括以下步骤：