环保型水性脱模剂的制备及其性能研究

田 野 陈 刚 王海军 刘玉亭 陈传明

安徽省高迪循环经济产业园股份有限公司

1 引言

混凝土技术的发展一直伴随着人类城市化的发展，混凝土制品已经变成世界上运用领域最为广泛、应用最多的建筑材料。近年来，我国城市化进程的加快，混凝土制品的需求量也越来越大。在混凝土制品制备过程中，各种构件拆模后表面经常会出现露筋、蜂窝麻面、孔洞、缺角等质量缺陷，不仅影响产品表面的装饰效果，还会进一步影响其内在质量和耐久性[1-3]。而脱模剂的使用，能够有效地减少混凝土和模板之间的内聚力，大幅度降低混凝土表面的气孔数量，从而达到易于脱模、保持混凝土表观完整及钢模防锈的目的，从而明显地减少甚至避免混凝土制品表面的质量问题，保证产品外观的同时提高产品质量[4-6]。

当前国内外装配式预制混凝土构件行业使用的脱模剂种类众多，其中绝大多数产品的原料均选择矿物质油作为基础油，不可再生，不易降解且对环境具有危害。随着混凝土制品的需求增大，脱模剂的市场也随之增大，因此迫切需要研制一种环保型脱模剂代替传统的矿物油基脱模剂[7-8]。

本文以绿色环保、可再生的棕榈油作为基础油，研制出一种环保型水性脱模剂，并探讨了乳化剂种类及用量对稳定性的影响，同时通过干燥时间、混凝土黏附量表征其施工性能。

2 实验

2.1 主要原料及设备

原料：棕榈油，广州万辰化工有限公司；司班-80（s-80）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）、异构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钠（AES）、十二烷基磺酸钠（SDS），广州市君鑫化工公司产；聚硅氧烷，南京化学试剂股份有限公司；防腐剂，济南德蓝化工有限公司；阻锈剂，济南拓达建材有限公司。

仪器：实验室均质乳化机，安徽博进化工机械有限公司；电子天平，上海舜宇恒平公司；高速离心机，山东博科。

2.2 环保型水性脱模剂的制备

环保型水性脱模剂由棕榈油、乳化剂、聚硅氧烷等原料组成，水为分散体系，制备稳定的水包油乳液。具体步骤为以下几点。

（1）将水溶性的乳化剂加入已经称量好的棕榈油中，开启乳化机，在一定转速下分散均匀。

（2）将油溶性的乳化剂加入已经称量好的水中，开启乳化机，待乳化剂完全分散均匀，整体变为黄色浑浊状态即可。

（3）提高转速，将油溶性乳化剂分散均匀地乳化水缓慢加入油中，并加入消泡剂，待分散5min 后再加入聚硅氧烷继续乳化25min，最后加入防腐剂和阻锈剂，即可得到环保型水性脱模剂。

2.3 性能测试

2.3.1 室温稳定性

取25mL 乳液，加入玻璃比色管中，在室温环境下静置24h，观察其在自然光照下有无明显分层现象、是否均匀。

2.3.2 离心稳定性

取8mL 乳液注入10mL 的螺口离心管，放置于高速离心机内，转速设定为6000r/min，离心分心5min 后，对其稳定性进行评价。

2.3.3 脱模剂施工性能

按《混凝土制品用脱模剂》（JC/T 949—2005）的施工性能试验方法进行测试。

3 结果与讨论

3.1 不同乳化剂组合对脱模剂稳定性的影响

水性脱模剂的一项重要技术指标就是稳定性，水性脱模剂的稳定性差会表现为发生油水分层，脱模剂喷涂至模板后造成成膜厚度不均，从而影响脱模效果，致使混凝土构件表面出现各种质量缺陷。而对于乳液型水性脱模剂来说，能否具备稳定性的关键在于乳化剂的选定，所选定的单一或组合乳化剂的HLB值要尽可能与被乳化基础油的HLB 相等或接近，才能够得到最好的稳定效果。

棕榈油的HLB在7左右，故分别选取s-80、TO-3、AES、SDS、AEO-9、Op-10 共6 种乳化剂进行复配组合，HLB 选取6-10 之间，棕榈油含量47.5%，水为47.5%，乳化剂5%，制得棕榈油乳化液，测得其室温稳定性如表1。

表1 乳化剂组合、HLB 值及棕榈油乳液室温稳定性

由表1可知，乳化剂的HLB值与棕榈油的HLB越接近，其乳化效果较好，不易分层；当乳化剂的HLB值与棕榈油的HLB接近时，s-80/TO-3的组合乳化效果最好，这是因为TO-3由饱和的十三碳异构醇加工而成，支链多，渗透能力强，对提高乳液附着力有促进作用，同时十三碳的长链结构使得其与s-80复配得到的乳化体系具有卓越的乳化稳定性和空间稳定性。

3.2 乳化剂掺量对脱模剂稳定性影响

当表面活性剂作为乳化剂时，乳化剂的浓度会影响其在界面上形成吸附膜的强度，因此，适量的乳化剂才能得到优异的乳化效果。将s-80/TO-3 乳化剂组合分别按总量的1%、2%、3%、4%、5%、6%加入，消泡剂3‰，防腐剂2.5‰，阻锈剂1%，加料顺序及工艺条件不变，制备得到环保型水性脱模剂，将脱模剂装入10mL 离心管，放入高速离心机，设定转速6000r/min，离心分心5min 后，测得其离心稳定性如表2。

由上表可知，当乳化剂的用量小于4%，制得的脱模剂稳定性较差，说明乳化剂用量不足，未能充分将体系中的油水完全乳化，高速离心下极易出现油水分层；当乳化剂用量达到4%时，已可以将体系内油水充分乳化，故稳定性较好；综合经济性考虑，4%的乳化剂用量已经可以满足乳化需求，故选择4%的乳化剂效果最好。

3.3 施工性能

使用干燥时间、混凝土黏附量以及外观等试验方法来表征脱模剂的施工性能。本文选取了当前混凝土预制构件行业中使用率较高的几种脱模剂：废机油、乳化机油类，对几种脱模剂的干燥时间、混凝土黏附量及外观进行了测试，结果如表3 和图1所示。

表3 不同种类脱模剂施工性能比较

图1 使用不同脱模剂外观情况

从表3和图1可知，废机油的施工性能最差，干燥时间长，有刺激性气味，脱模后试块表面有气孔和油斑；乳化机油和环保型脱模剂的干燥时间相差不大，但乳化机油型脱模剂的混凝土黏附量较大，且脱模之后试块表面有少量气孔，而自制环保型脱模剂脱模后试块表面光滑平整，混凝土黏附量较小。综合各方面性能，以棕榈油为基础油制备的环保型脱模剂脱模性能优异。

4 结束语

（1）通过探讨不同乳化剂组合及乳化剂用量对稳定性的影响，确定了该水性脱模剂的最佳配方为：S－80/TO-3为乳化剂组合，乳化剂用量为4%，棕榈油用量为47.5%，水为47.5%，消泡剂3‰，防腐剂2.5‰，阻锈剂1%。

（2）利用上述方法制备的环保型水性混凝土脱模剂能够满足《混凝土制品用脱模剂》（JC/T 949—2005）的各项指标，具有良好的施工性能，混凝土试件表面光滑无气孔，且混凝土黏附量较小。