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國內主要的三種水泥發泡劑

發布時間:2019/02/19

  能夠產生泡沫的物質很多,但并不是只要能產生泡沫的物質就可以用作水泥發泡劑。發泡劑應該具有足夠的穩定性,保證在泡沫與砂漿混合是不破裂,并對膠凝材料的凝結和硬化過程無不利的影響。目前,水泥發泡劑主要有:樹脂皂類發泡劑、鋁粉發泡劑、植物蛋白發泡劑、石油磺酸鋁發泡劑、動物蛋白發泡劑、水解血膠發泡劑、松香酸皂類水泥發泡劑等。主要產品型號有:CON-A 型泡沫劑、CCW-95 型固體泡沫劑、u 型發泡劑、HJ-3 型磺酸鹽系列微泡劑、CLY-99 型憎水發泡劑系列、CPV 發泡劑等。泡沫混凝土的水泥發泡劑種類型號繁多,但從化學組成來看,主要有表面活性劑,蛋白質兩大類物質。摻加極少量這類物質就可以顯著降低溶液表面張力,促進泡沫的穩定,進而提高泡沫混凝土性能。
  1 表面活性劑類水泥發泡劑
  表面活性劑具有良好的表面活性,是制備發泡劑的優良試劑。作為兩親性物質,表面活性劑的物理、化學性質均取決于其分子結構。同濃度條件下,極性基團的親水作用越強,表面活性劑在水中溶解度越大,起泡性能就越好;但由于泡沫表面膜層含水較多,導致排液速度快,泡沫穩定性較差。此外,由于表面活性劑在混凝土中的性質與其在水溶液中的性質經常會相差很大,因此表面活性劑與水泥顆粒的相容性是決定泡沫混凝土性能的重要因素。
  松香樹脂類發泡劑是應用最早也是最普遍的表面活性劑類發泡劑,其主要品種有松香皂和松香熱聚物。松香皂的化學結構比較復雜,屬陰離子表面活性劑,生產工藝簡單、成本低,其最大優點是與水泥相容性好,可與水泥中的鈣離子反應,生成不溶性鹽,對泡沫穩定性有一定的增強作用,但松香皂在使用時需要加熱熔解,而且其發泡倍數和泡沫穩定性都很一般,可以在泡沫混凝土技術要求不高時選用。松香熱聚物的生產是以有毒性的苯酚為原料,與松香皂相比性能大體相當,但其生產成本和價格都較高,而且存在安全隱患和環境問題。
  近些年,人們一直致力于不同表面活性劑的復配研究,通過對陰、陽離子表面活性劑復配研究表明:復配體系的活性、黏度較單組分體系均有很大提高,且具有強烈電性作用,可以很好地減慢泡沫內部的排液速度,增加泡沫穩定性,從而否定了陰、陽離子表面活性劑復配后可能失活的觀點。
  2 蛋白質類水泥發泡劑
  蛋白質類發泡劑的發泡原理是蛋白質的降解。蛋白質大分子中肽鍵的斷裂,會生成易溶解的蛋白質小分子,隨著溶液中蛋白質小分子的增加,疏水基團逐漸增多,使得表面張力降低,形成界面。此外,由于分子中特殊基團間會形成氫鍵,強烈的氫鍵作用可以保證溶液形成強度較高的泡沫液膜,從而使發泡劑生成穩定的泡沫。但蛋白質類發泡劑易受溫度和酸度等外部環境影響而變性,這是影響蛋白質類發泡劑發展的重要因素。
  蛋白質類發泡劑總體上可分為動物蛋白發泡劑和植物蛋白發泡劑。動物蛋白發泡劑通常是以牛、羊等動物的角質蛋白為原材料,按比例向其中加入定量的氫氧化鈉、氯化鎂、鹽酸等試劑,在一定溫度條件下制得的暗褐色黏性液體。動物蛋白發泡劑具有發泡倍數高、強度高、穩定性好、造價低廉等特點,在日本、美國等工業化國家已經廣泛使用。植物蛋白發泡劑是以天然高分子材料為原料,經過復雜的化學變化制備而成。這種發泡劑通常是淡黃色透明液體,溶解于水,幾乎不受水硬度的影響,而且無毒、無味,發泡能力很強,泡沫細密豐富。但由于制備時采用的各種天然高分子原材料質量穩定性無法保證,造成植物蛋白發泡劑產品的發泡性能穩定較差,無法實現大面積推廣應用。目前,廣泛應用的仍然是動物蛋白發泡劑。
  3 蛋白質-表面活性劑復合型水泥發泡劑
  蛋白質與表面活性劑復合型發泡劑是通過改變溶液的界面張力而進一步增強其表面活性的,混合體系中界面吸附機理主要是置換和增溶。Galvez-Ruiz 等研究了蛋白質-表面活性劑復合發泡劑發泡效果,結果表明蛋白質和表面活性劑界面上的情況能夠影響泡沫的穩定性。膜上吸附活性劑分子越多,彈性愈強,致密度越高,因此泡沫內氣體不易透過液膜擴散到外面,泡沫可以較長時間穩定存在。在國內,業內人士研究了烷基苯磺酸鹽等物質對發泡劑發泡效果的影響,研究表明,當在30 mL 發泡液中摻加烷基苯磺酸鹽0.2 g 時,發泡液發泡性和泡沫穩定性均有明顯改善:發泡倍數為16.7,泡沫穩定時間大于3 h。在國外,復合發泡劑研究較早,如美國研制的由烷基磺酸堿金屬鹽和水解蛋白質復合組成的液體發泡劑、日本采用蛋白質添加適量的陽離子表面活性劑配成的混合發泡劑等。

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