蛋白質(zhì)型發(fā)泡劑的合成及泡沫穩(wěn)定性的研究

蛋白質(zhì)型發(fā)泡劑的合成及泡沫穩(wěn)定性的研究

泡沫混凝土產(chǎn)品是以水泥、砂和發(fā)泡劑為主要原料，經(jīng)過(guò)精確配置，制備了適量的微氣泡，然后通過(guò)維護(hù)制備了具有各種致密孔的新型輕材料。它具有輕、耐、隔熱、隔熱等特點(diǎn)。它可以用于某些特殊的場(chǎng)所。國(guó)際上對(duì)新型發(fā)泡劑的研究和性能改善方面的研究很多11.11.1.1發(fā)泡劑的合成原材料牛蹄角:普通水牛牛蹄角,烘干、粉碎,粒徑≤4mm。主要化學(xué)試劑:Ca(OH)1.1.2泡沫穩(wěn)定劑的母溶液的改性劑三乙醇胺和阿拉伯樹(shù)膠粉均為市售化學(xué)試劑;烷基苯磺酸鹽為工業(yè)產(chǎn)品,由南京某化學(xué)公司提供,其表觀特征和性能列于表1。1.2發(fā)泡劑性能測(cè)試試驗(yàn)我國(guó)目前還沒(méi)有發(fā)泡劑的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程,各研制單位都根據(jù)自己的研究情況,采用自己的技術(shù)指標(biāo)及測(cè)試方法。本試驗(yàn)采用振蕩法測(cè)定發(fā)泡劑的性能,即采用一定量的初始發(fā)泡劑母液,按一定比例與水稀釋成發(fā)泡液(本試驗(yàn)均以10mL發(fā)泡劑母液+20mL蒸餾水為基礎(chǔ)),移入細(xì)長(zhǎng)圓柱形發(fā)泡筒中,密閉,劇烈振蕩使筒內(nèi)發(fā)泡液充分發(fā)泡。泡沫體積22.1成試驗(yàn)設(shè)計(jì)中牛蹄角的用量在蛋白質(zhì)發(fā)泡劑合成試驗(yàn)中,就牛蹄角的用量、水的用量、Ca(OH)2.2液體輔助的泡沫破乳機(jī)理泡沫是氣體分散在液體中的粗分散體系,由于體系存在著巨大的氣-液界面,是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。泡沫最終還是要破壞的,造成泡沫破壞的主要原因是(1)重力排液。存在于氣泡間的液膜,由于液相密度大于氣相的密度,因此在地心引力的作用下就會(huì)產(chǎn)生向下的排液現(xiàn)象,使液膜減薄,并導(dǎo)致泡沫破裂。重力排液僅在液膜較厚時(shí)起主要作用。(2)表面張力排液。由于泡沫是多面體氣泡堆積而成。根據(jù)Young-Laplace公式可知,凹液面處的壓力小于平液面處的壓力,因此液體從壓力大處向壓力小處排液,使得壓力大處液膜減薄,最終導(dǎo)致液膜破裂。(3)氣泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散。因?yàn)樾纬膳菽臍馀荽笮〔灰?根據(jù)Young-Laplace公式(Δ從以上3個(gè)方面可以看出,泡沫自身的穩(wěn)定性主要取決于液體析出的快慢和液膜的強(qiáng)度,而增大溶液的粘度和液膜的粘彈性恰恰可以解決這3方面的問(wèn)題。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)發(fā)泡劑摻加具有穩(wěn)泡性的表面活性物和膠狀物,來(lái)改善泡沫的穩(wěn)定性。摻入物質(zhì)按照作用方式分為兩類:第一類是能降低液體表面張力,提高泡沫薄膜的質(zhì)量,增加薄膜的粘彈性,減小泡沫的透氣性,增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性;第二類是增粘性物質(zhì),通過(guò)提高液相粘度來(lái)減緩泡沫的排液速率,從而提高泡沫的穩(wěn)定性2.2.1乙醇胺用量的影響在30mL的發(fā)泡液中,添加0～0.3mL的三乙醇胺,就其對(duì)發(fā)泡液的發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性改性作用進(jìn)行了測(cè)定,試驗(yàn)結(jié)果如圖2和圖3所示。根據(jù)圖2和圖3可以看出,當(dāng)三乙醇胺加入后,發(fā)泡倍數(shù)變化并不明顯,為13～14。摻量為0.2～0.3mL時(shí),放置時(shí)間為1h的泡沫體積明顯低于其它,而且已基本消泡,穩(wěn)定性較差;而摻量為0.1～0.15mL時(shí)泡沫的穩(wěn)定性明顯有所改善,2h時(shí)的泡沫體積仍在300mL以上,并且在2h時(shí)泡沫體積仍然大于空白試樣,說(shuō)明當(dāng)三乙醇胺摻量在0.1～0.15mL時(shí)能改善泡沫的穩(wěn)定性。2.2.2阿拉伯膠對(duì)發(fā)泡液的加入量阿拉伯樹(shù)膠粉,俗名阿拉伯膠,溶于水,主要用作增稠劑。采用阿拉伯膠是出于其對(duì)泡沫膜壁強(qiáng)度增強(qiáng)作用的考慮,試驗(yàn)時(shí)阿拉伯膠直接以粉狀物添加到發(fā)泡液中,待靜置片刻溶解后再進(jìn)行發(fā)泡試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果示于圖4和圖5。根據(jù)圖4可以看出,阿拉伯膠摻入后都不同程度地降低了起泡性。在30mL的發(fā)泡液中,尤其明顯的是摻量從0.4g增加到0.6g,發(fā)泡倍數(shù)呈下降趨勢(shì),當(dāng)摻量為0.6g時(shí)發(fā)泡倍數(shù)明顯降低,僅為9.7。根據(jù)圖5可以看出,在放置了1h左右時(shí)泡沫體積變化不太明顯,放置了2h時(shí)泡沫體積變化較大,當(dāng)阿拉伯膠摻量為0.3～0.5g時(shí),泡沫在3h時(shí)體積明顯大于其它試樣和空白試樣,而且都在200mL以上,穩(wěn)定性相對(duì)較好。其原因是:阿拉伯膠是一種增稠劑,加入后使得母液相應(yīng)的變稠,這樣發(fā)出的泡沫薄膜質(zhì)量有了提高,增加了薄膜的粘彈性,減小了泡沫的透氣性,從而增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性;但因?yàn)閾搅坎粩嘣龃髸r(shí),液相的粘度也不斷增大,起泡時(shí)克服粘滯阻力所要做的功也增大,起泡度也就降低。而且摻量增大,液膜中的液體的比重也增加,這時(shí)重力作用就容易造成泡沫破裂而析水,從而使穩(wěn)定性降低。2.2.3烷基苯磺酸鹽摻量對(duì)泡沫排水劑的性能影響烷基苯磺酸鹽為一種陰離子型表面活性劑。試驗(yàn)時(shí)以粉狀的形式直接添加于發(fā)泡液中,試驗(yàn)結(jié)果示于圖6和圖7。由圖6可以看出,在30mL的發(fā)泡液中,當(dāng)烷基苯磺酸鹽摻量在0.2～0.4g的范圍內(nèi)時(shí),發(fā)泡倍數(shù)增大,而且根據(jù)圖7可以看出,穩(wěn)泡時(shí)間較長(zhǎng),4h還沒(méi)有完全消泡。而當(dāng)摻量繼續(xù)增加時(shí),發(fā)泡倍數(shù)與穩(wěn)定性反而有所降低,主要是因?yàn)閾搅吭龃笫沟门菽幸后w密度不斷增大,因而重力作用明顯,液膜逐漸變薄,薄到一定程度便導(dǎo)致泡沫破裂。試驗(yàn)結(jié)果表明,在發(fā)泡液中添加烷基苯磺酸鹽類表面活性劑有望改善其發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性,適宜的摻量控制范圍為0.2～0.4g。2.2.4乙醇胺和阿拉伯膠復(fù)合添加對(duì)發(fā)泡倍數(shù)的影響在30mL的發(fā)泡液中,三乙醇胺摻量固定為0.15mL,改變阿拉伯膠摻量;試驗(yàn)結(jié)果示于圖8和圖9。由圖8,9可以看出,三乙醇胺和阿拉伯膠復(fù)合添加后對(duì)發(fā)泡倍數(shù)的影響不明顯,當(dāng)三乙醇胺摻量固定為0.5mL,阿拉伯膠摻量為0.5～0.6g時(shí),發(fā)泡倍數(shù)有所降低,而阿拉伯膠摻量為0.3～0.4g時(shí),發(fā)泡倍數(shù)雖變化不大,但靜置2h后,泡沫的體積在200mL以上,穩(wěn)定性相對(duì)較好。3阿拉伯膠、三乙醇胺復(fù)合摻量對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果和分析可以知道,在30mL的發(fā)泡液中改性劑的最佳摻量分別為:(1)烷基苯磺酸鹽摻量為0.2～0.4g時(shí),發(fā)泡倍數(shù)和穩(wěn)定性有了明顯改善,對(duì)發(fā)泡劑起到了有利的改性作用;(2)三乙醇胺摻量為0.1～0.15mL時(shí),泡沫的穩(wěn)定性有一定的改善作用;(3)阿拉伯膠的摻入,引起起泡量降低,但對(duì)泡沫穩(wěn)定性有改善作用;(4)三乙醇胺與阿拉伯膠復(fù)合摻入后,發(fā)泡倍數(shù)基本沒(méi)有變化,但是泡沫穩(wěn)定性比單獨(dú)摻加三乙醇胺時(shí)有進(jìn)一步改善。適宜的摻量為三乙醇胺0.15mL,阿拉伯膠0.5～