蛋白质型发泡剂的合成及泡沫稳定性的研究

蛋白质型发泡剂的合成及泡沫稳定性的研究

泡沫混凝土产品是以水泥、砂和发泡剂为主要原料，经过精确配置，制备了适量的微气泡，然后通过维护制备了具有各种致密孔的新型轻材料。它具有轻、耐、隔热、隔热等特点。它可以用于某些特殊的场所。国际上对新型发泡剂的研究和性能改善方面的研究很多11.11.1.1发泡剂的合成原材料牛蹄角:普通水牛牛蹄角,烘干、粉碎,粒径≤4mm。主要化学试剂:Ca(OH)1.1.2泡沫稳定剂的母溶液的改性剂三乙醇胺和阿拉伯树胶粉均为市售化学试剂;烷基苯磺酸盐为工业产品,由南京某化学公司提供,其表观特征和性能列于表1。1.2发泡剂性能测试试验我国目前还没有发泡剂的有关技术标准及规程,各研制单位都根据自己的研究情况,采用自己的技术指标及测试方法。本试验采用振荡法测定发泡剂的性能,即采用一定量的初始发泡剂母液,按一定比例与水稀释成发泡液(本试验均以10mL发泡剂母液+20mL蒸馏水为基础),移入细长圆柱形发泡筒中,密闭,剧烈振荡使筒内发泡液充分发泡。泡沫体积22.1成试验设计中牛蹄角的用量在蛋白质发泡剂合成试验中,就牛蹄角的用量、水的用量、Ca(OH)2.2液体辅助的泡沫破乳机理泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系,由于体系存在着巨大的气-液界面,是热力学上的不稳定体系。泡沫最终还是要破坏的,造成泡沫破坏的主要原因是(1)重力排液。存在于气泡间的液膜,由于液相密度大于气相的密度,因此在地心引力的作用下就会产生向下的排液现象,使液膜减薄,并导致泡沫破裂。重力排液仅在液膜较厚时起主要作用。(2)表面张力排液。由于泡沫是多面体气泡堆积而成。根据Young-Laplace公式可知,凹液面处的压力小于平液面处的压力,因此液体从压力大处向压力小处排液,使得压力大处液膜减薄,最终导致液膜破裂。(3)气泡内气体的扩散。因为形成泡沫的气泡大小不一,根据Young-Laplace公式(Δ从以上3个方面可以看出,泡沫自身的稳定性主要取决于液体析出的快慢和液膜的强度,而增大溶液的粘度和液膜的粘弹性恰恰可以解决这3方面的问题。本试验通过对发泡剂掺加具有稳泡性的表面活性物和胶状物,来改善泡沫的稳定性。掺入物质按照作用方式分为两类:第一类是能降低液体表面张力,提高泡沫薄膜的质量,增加薄膜的粘弹性,减小泡沫的透气性,增强泡沫的稳定性;第二类是增粘性物质,通过提高液相粘度来减缓泡沫的排液速率,从而提高泡沫的稳定性2.2.1乙醇胺用量的影响在30mL的发泡液中,添加0～0.3mL的三乙醇胺,就其对发泡液的发泡能力和泡沫稳定性改性作用进行了测定,试验结果如图2和图3所示。根据图2和图3可以看出,当三乙醇胺加入后,发泡倍数变化并不明显,为13～14。掺量为0.2～0.3mL时,放置时间为1h的泡沫体积明显低于其它,而且已基本消泡,稳定性较差;而掺量为0.1～0.15mL时泡沫的稳定性明显有所改善,2h时的泡沫体积仍在300mL以上,并且在2h时泡沫体积仍然大于空白试样,说明当三乙醇胺掺量在0.1～0.15mL时能改善泡沫的稳定性。2.2.2阿拉伯胶对发泡液的加入量阿拉伯树胶粉,俗名阿拉伯胶,溶于水,主要用作增稠剂。采用阿拉伯胶是出于其对泡沫膜壁强度增强作用的考虑,试验时阿拉伯胶直接以粉状物添加到发泡液中,待静置片刻溶解后再进行发泡试验。试验结果示于图4和图5。根据图4可以看出,阿拉伯胶掺入后都不同程度地降低了起泡性。在30mL的发泡液中,尤其明显的是掺量从0.4g增加到0.6g,发泡倍数呈下降趋势,当掺量为0.6g时发泡倍数明显降低,仅为9.7。根据图5可以看出,在放置了1h左右时泡沫体积变化不太明显,放置了2h时泡沫体积变化较大,当阿拉伯胶掺量为0.3～0.5g时,泡沫在3h时体积明显大于其它试样和空白试样,而且都在200mL以上,稳定性相对较好。其原因是:阿拉伯胶是一种增稠剂,加入后使得母液相应的变稠,这样发出的泡沫薄膜质量有了提高,增加了薄膜的粘弹性,减小了泡沫的透气性,从而增强了泡沫的稳定性;但因为掺量不断增大时,液相的粘度也不断增大,起泡时克服粘滞阻力所要做的功也增大,起泡度也就降低。而且掺量增大,液膜中的液体的比重也增加,这时重力作用就容易造成泡沫破裂而析水,从而使稳定性降低。2.2.3烷基苯磺酸盐掺量对泡沫排水剂的性能影响烷基苯磺酸盐为一种阴离子型表面活性剂。试验时以粉状的形式直接添加于发泡液中,试验结果示于图6和图7。由图6可以看出,在30mL的发泡液中,当烷基苯磺酸盐掺量在0.2～0.4g的范围内时,发泡倍数增大,而且根据图7可以看出,稳泡时间较长,4h还没有完全消泡。而当掺量继续增加时,发泡倍数与稳定性反而有所降低,主要是因为掺量增大使得泡沫中液体密度不断增大,因而重力作用明显,液膜逐渐变薄,薄到一定程度便导致泡沫破裂。试验结果表明,在发泡液中添加烷基苯磺酸盐类表面活性剂有望改善其发泡能力和泡沫稳定性,适宜的掺量控制范围为0.2～0.4g。2.2.4乙醇胺和阿拉伯胶复合添加对发泡倍数的影响在30mL的发泡液中,三乙醇胺掺量固定为0.15mL,改变阿拉伯胶掺量;试验结果示于图8和图9。由图8,9可以看出,三乙醇胺和阿拉伯胶复合添加后对发泡倍数的影响不明显,当三乙醇胺掺量固定为0.5mL,阿拉伯胶掺量为0.5～0.6g时,发泡倍数有所降低,而阿拉伯胶掺量为0.3～0.4g时,发泡倍数虽变化不大,但静置2h后,泡沫的体积在200mL以上,稳定性相对较好。3阿拉伯胶、三乙醇胺复合掺量对泡沫稳定性的影响根据以上试验结果和分析可以知道,在30mL的发泡液中改性剂的最佳掺量分别为:(1)烷基苯磺酸盐掺量为0.2～0.4g时,发泡倍数和稳定性有了明显改善,对发泡剂起到了有利的改性作用;(2)三乙醇胺掺量为0.1～0.15mL时,泡沫的稳定性有一定的改善作用;(3)阿拉伯胶的掺入,引起起泡量降低,但对泡沫稳定性有改善作用;(4)三乙醇胺与阿拉伯胶复合掺入后,发泡倍数基本没有变化,但是泡沫稳定性比单独掺加三乙醇胺时有进一步改善。适宜的掺量为三乙醇胺0.15mL,阿拉伯胶0.5～