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)過精確配置，制備了適量的微氣泡，然后通過維護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。它可以用于某些特殊的場所。國際上對新型發(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膠粉均為市售化學試劑;烷基苯磺酸鹽為工業(yè)產(chǎn)品,由南京某化學公司提供,其表觀特征和性能列于表1。1.2發(fā)泡劑性能測試試驗我國目前還沒有發(fā)泡劑的有關技術標準及規(guī)程,各研制單位都根據(jù)自己的研究情況,采用自己的技術指標及測試方法。本試驗采用振蕩法測定發(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(本試驗均以10mL發(fā)泡劑母液+20mL蒸餾水為基礎),移入細長圓柱形發(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成試驗設計中牛蹄角的用量在蛋白質(zhì)發(fā)泡劑合成試驗中,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產(chǎn)生向下的排液現(xiàn)象,使液膜減薄,并導致泡沫破裂。重力排液僅在液膜較厚時起主要作用。(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,最終導致液膜破裂。(3)氣泡內(nèi)氣體的擴散。因為形成泡沫的氣泡大小不一,根據(jù)Young-Laplace公式(Δ從以上3個方面可以看出,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方面的問題。本試驗通過對發(fā)泡劑摻加具有穩(wěn)泡性的表面活性物和膠狀物,來改善泡沫的穩(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,增強泡沫的穩(wěn)定性;第二類是增粘性物質(zhì),通過提高液相粘度來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,就其對發(fā)泡液的發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性改性作用進行了測定,試驗結果如圖2和圖3所示。根據(jù)圖2和圖3可以看出,當三乙醇胺加入后,發(fā)泡倍數(shù)變化并不明顯,為13～14。摻量為0.2～0.3mL時,放置時間為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時泡沫的穩(wěn)定性明顯有所改善,2h時的泡沫體積仍在300mL以上,并且在2h時泡沫體積仍然大于空白試樣,說明當三乙醇胺摻量在0.1～0.15mL時能改善泡沫的穩(wěn)定性。2.2.2阿拉伯膠對發(fā)泡液的加入量阿拉伯樹膠粉,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泡沫膜壁強度增強作用的考慮,試驗時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行發(fā)泡試驗。試驗結果示于圖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,當摻量為0.6g時發(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左右時泡沫體積變化不太明顯,放置了2h時泡沫體積變化較大,當阿拉伯膠摻量為0.3～0.5g時,泡沫在3h時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,從而增強了泡沫的穩(wěn)定性;但因為摻量不斷增大時,液相的粘度也不斷增大,起泡時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。試驗時以粉狀的形式直接添加于發(fā)泡液中,試驗結果示于圖6和圖7。由圖6可以看出,在30mL的發(fā)泡液中,當烷基苯磺酸鹽摻量在0.2～0.4g的范圍內(nèi)時,發(fā)泡倍數(shù)增大,而且根據(jù)圖7可以看出,穩(wěn)泡時間較長,4h還沒有完全消泡。而當摻量繼續(xù)增加時,發(fā)泡倍數(shù)與穩(wěn)定性反而有所降低,主要是因為摻量增大使得泡沫中液體密度不斷增大,因而重力作用明顯,液膜逐漸變薄,薄到一定程度便導致泡沫破裂。試驗結果表明,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合添加對發(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;試驗結果示于圖8和圖9。由圖8,9可以看出,三乙醇胺和阿拉伯膠復合添加后對發(fā)泡倍數(shù)的影響不明顯,當三乙醇胺摻量固定為0.5mL,阿拉伯膠摻量為0.5～0.6g時,發(fā)泡倍數(shù)有所降低,而阿拉伯膠摻量為0.3～0.4g時,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)定性相對較好。3阿拉伯膠、三乙醇胺復合摻量對泡沫穩(wěn)定性的影響根據(jù)以上試驗結果和分析可以知道,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,發(fā)泡倍數(shù)和穩(wěn)定性有了明顯改善,對發(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,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,但對泡沫穩(wěn)定性有改善作用;(4)三乙醇胺與阿拉伯膠復合摻入后,發(fā)泡倍數(shù)基本沒有變化,但是泡沫穩(wěn)定性比單獨摻加三乙醇胺時有進一步改善。適宜的摻量為三乙醇胺0.15mL,阿拉伯膠0.5～