發(fā)泡劑的作用機(jī)理主要包括以下幾個(gè)方面:
降低液體表面張力:表面活性劑發(fā)泡劑通過(guò)降低液體的表面張力,使液體更容易形成泡沫。它們能夠在液體表面形成一層薄膜,穩(wěn)定泡沫的形成和存在。
產(chǎn)生氣體:化學(xué)發(fā)泡劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體,從而形成泡沫。例如,在受熱時(shí)會(huì)分解產(chǎn)生氣體,推動(dòng)液體形成泡沫。
物理攪拌:物理發(fā)泡劑通過(guò)機(jī)械攪拌或高速剪切等物理方法,將氣體注入液體中,形成泡沫。
發(fā)泡劑具有以下優(yōu)勢(shì):
提供輕質(zhì)性能:發(fā)泡劑可以使材料變得輕盈,減輕重量負(fù)擔(dān)。
提供隔熱和吸音性能:發(fā)泡劑可以提供的隔熱和吸音性能,改善室內(nèi)環(huán)境。
提供緩沖和減震性能:發(fā)泡劑可以提供良好的緩沖和減震性能,保護(hù)物品和人體。
提供良好的包裝性能:發(fā)泡劑可以提供良好的包裝性能,保護(hù)產(chǎn)品不受損壞。
然而,發(fā)泡劑也面臨一些挑戰(zhàn):
環(huán)境影響:某些發(fā)泡劑可能含有對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì),對(duì)環(huán)境造成污染。
安全性問(wèn)題:某些發(fā)泡劑可能對(duì)人體健康有一定影響,需要注意使用安全。
成本問(wèn)題:某些發(fā)泡劑的成本較高,增加了產(chǎn)品的制造成本。
水泥發(fā)泡劑
水泥發(fā)泡劑,又名泡沫混凝土發(fā)泡劑,水泥發(fā)泡劑是指能夠降低液體表面張力,產(chǎn)生大量均勻而穩(wěn)定的泡沫,用以生產(chǎn)泡沫混凝土的外加劑。發(fā)泡劑就是能使其水溶液在機(jī)械作用力引入空氣的情況下,產(chǎn)生大量泡沫的一類物質(zhì),這一類物質(zhì)就是表面活性劑或者表面活性物質(zhì)。發(fā)泡劑的實(shí)質(zhì)就是它的表面活性作用。沒(méi)有表面活性作用,就不能發(fā)泡,也就不能成為發(fā)泡劑,表面活性是發(fā)泡的核心。
水泥發(fā)泡劑屬于狹義發(fā)泡劑的一個(gè)類別,而不是所有的狹義發(fā)泡劑。在狹義發(fā)泡劑中,能用于泡沫混凝土的只是很小很小的一部分,是極少的。這是由泡沫混凝土的特性及技術(shù)要求所決定的。
在工業(yè)生產(chǎn)和日常民用中,發(fā)泡劑的用途千差萬(wàn)別,不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Πl(fā)泡劑就有不同的技術(shù)要求。例如,滅火器用發(fā)泡劑只要求其瞬時(shí)發(fā)泡量,和對(duì)氧氣的阻隔能力,而不要求其較高的穩(wěn)定性和細(xì)膩性。再如礦業(yè)用浮選發(fā)泡劑,只要求它對(duì)目的物的吸附力強(qiáng)并有較好的起泡力,對(duì)發(fā)泡倍數(shù)和穩(wěn)泡性要求不高。如此等等,不一一列舉。發(fā)泡劑幾乎應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,用途十分廣泛。各行業(yè)對(duì)發(fā)泡劑的性能要求顯然是不一樣的,一個(gè)行業(yè)能用的發(fā)泡劑到另一行業(yè)就不能使用或效果不好。同理,泡沫混凝土所用發(fā)泡劑是針對(duì)混凝土發(fā)泡來(lái)提出技術(shù)要求的。它除了大泡沫生成能力外,特別注重泡沫的穩(wěn)定性,泡沫的細(xì)膩性,泡沫和水泥等膠凝材料的適應(yīng)性等。能滿足這一要求的狹義發(fā)泡劑也是廖廖的,少之又少,大多數(shù)發(fā)泡劑是不能用于泡沫混凝土實(shí)際生產(chǎn)的。因此,泡沫混凝土發(fā)泡劑是符合上述技術(shù)要求的少數(shù)表面活性劑或表面活性物質(zhì)。
正是因?yàn)楦拍钌系哪:?,使許多人在實(shí)際應(yīng)用時(shí)陷入了一個(gè)很大的誤區(qū),混淆了“發(fā)泡劑”與“泡沫混凝土發(fā)泡劑”兩個(gè)不同的概念,凡是發(fā)泡劑都買來(lái)使用,結(jié)果達(dá)不發(fā)泡效果,生產(chǎn)不出合乎要求的泡沫混凝土。因此,我們弄清這些概念及其區(qū)別是十分必要的,可避免發(fā)泡劑在使用上的許多誤區(qū),少走許多彎路。事實(shí)上,市場(chǎng)上很多名稱為“發(fā)泡劑”的東西,并非泡沫混凝土發(fā)泡劑,大家應(yīng)明白這一點(diǎn)。
適用范圍
1)地面采暖的絕熱層及屋頂隔熱保溫;
2)建筑物內(nèi)外填充墻砌塊,隔音墻壁;
3)市政管道如供水、供暖,輸油管道等的保溫、防潮、防腐;
4)植物栽培溫室和貯藏冷庫(kù)的建造;
5)填充隧道內(nèi)部空隙及建筑物縫隙;
6)人行道、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、球場(chǎng)的基層鋪設(shè);
泡沫混凝土發(fā)泡劑
對(duì)于泡沫混凝土來(lái)講,發(fā)泡劑起到至關(guān)重要的作用。泡沫混凝土的物理性主要是其氣孔封閉,直徑小,壁膜薄與熱、聲源產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換后具有隔熱保曖、隔熱作用。
水泥發(fā)泡劑應(yīng)是中性水溶性材料,與水泥具有和易性、分散和聚合作用,才能引入大量的氣孔制得泡沫混凝土,水泥發(fā)泡劑是制造的主要助劑。
動(dòng)物類水泥發(fā)泡劑對(duì)水泥無(wú)活性作用,動(dòng)物角質(zhì)物料稀小價(jià)格昂貴,而且工藝并非一般設(shè)備可以制造,均用動(dòng)物骨膠替代制成溶膠,這種溶膠在水泥堿液中被分解失去粘性,生成憎水性的反應(yīng)物,隔離水泥微粒之間粘結(jié)力,并且造成泌水、分層、降沉,影響其材料均質(zhì)性和強(qiáng)度,混凝土呈不規(guī)則狀的。制造的泡沫混凝土的氣孔是開(kāi)放、線型的材料,是高吸水性的材料,用作建筑物室外隔墻、隔熱層必造成墻體常年滲漏、潮濕。
動(dòng)物骨膠與松香膠混合泡沫劑,嚴(yán)格地說(shuō)是無(wú)效的水泥發(fā)泡劑,是一種粘稠膏狀的發(fā)泡劑,此種稱粘膠泡沫低分子發(fā)泡劑,是一種溶膠混合物,只溶于中性的自來(lái)水中,不耐堿易變質(zhì)發(fā)臭,存放期只有數(shù)日,是一種數(shù)十年前采用的落后工藝,雖然采用機(jī)械在空氣中制得豐富的泡沫,但是在水泥中很快被堿化破滅、鹽析,泡沫泥漿在約10分鐘以后泡沫泥漿大量的氣泡逸出,制得的泡沫泡沫混凝土產(chǎn)生大量的水泌出、分層、離析、降沉、坍塌,斷裂。更嚴(yán)重的是動(dòng)物膠中含有豐富的動(dòng)物脂肪蛋白,在空氣中極易變臭變酸,發(fā)出惡臭污染環(huán)境,影響施工環(huán)境,居住中又會(huì)長(zhǎng)期受到污染。
泡沫混凝土硬固時(shí)間需要2-3天。
泌水率∶發(fā)泡沫劑在用量0.5%-3%時(shí),泌水量40mI-150mI
沉陷距∶發(fā)泡沫劑在用量1%-3%時(shí),沉陷距5mm-50mm
澆注高度;
當(dāng)澆注高超過(guò)100mm時(shí)使泡混凝土泥漿氣泡受壓加速逸出,使泥漿泌水更趨嚴(yán)重,泥漿分層、坍塌降沉,嚴(yán)重者降沉達(dá)30%。 不能震動(dòng),不能用于大體積、高層、遠(yuǎn)距離泵送和輸送,不利于工業(yè)化生產(chǎn)泡沫混凝土。
制得的泡沫混凝土硬石外表產(chǎn)生鹽析粉化物,斷裂,平整度低,氣孔呈開(kāi)放不規(guī)則扁形、線形管狀如凍豆腐,類似纖維狀,干硬后收縮,抗壓、抗折、導(dǎo)熱、隔聲物理性能大幅度降低,
泡沫劑存放期短,從生產(chǎn)之日起只可存放數(shù)日,其間化學(xué)性能隨著時(shí)間而降低。
從大量試驗(yàn)制造泡沫混凝土的發(fā)泡劑是完全水解的聚合物,這種工藝技術(shù)含量高,生產(chǎn)使用對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染,用量低,效果好。
化學(xué)發(fā)泡劑又有無(wú)機(jī)發(fā)泡劑和有機(jī)發(fā)泡劑之分 [2]。
有機(jī)發(fā)泡劑主要有以下幾類:
1、偶氮化合物;
2、磺酰肼類化合物
3、亞硝基化合物 [2]。
無(wú)機(jī)發(fā)泡劑主要有以下類別:
碳酸鹽:一種無(wú)機(jī)發(fā)泡劑,使用較多的主要是碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸氫鈉。其中碳酸氫鈉是白色粉末,比重2.16。分解溫度約為100-140℃,并放出部分CO2,到270℃時(shí)失去全部CO2。溶于水而不溶于醇。
水玻璃:即硅酸鈉,與玻璃粉料混合并加熱到850℃左右時(shí),與玻璃反應(yīng)并放出大量氣體,同時(shí)能加強(qiáng)材料抗壓和抗拉強(qiáng)度,主要作為制備泡沫玻璃的發(fā)泡劑使用。
碳化硅:當(dāng)前泡沫玻璃工業(yè)生產(chǎn)中所使用的主要發(fā)泡劑,800-900℃燒結(jié)時(shí)放出大量氣體。
碳黑:也是一種非常好用的發(fā)泡劑,加熱放出CO2,發(fā)泡效果好,但缺點(diǎn)是價(jià)格較高。
常用的物理發(fā)泡劑有低沸點(diǎn)的烷烴和氟碳化合物。物理發(fā)泡劑是復(fù)配型物理發(fā)泡劑,不僅具有發(fā)泡倍數(shù)高、泡沫穩(wěn)定性好、泌水量低等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還能對(duì)菱鎂水泥起到一定的改性作用,降低產(chǎn)品返鹵泛霜的概率。物理發(fā)泡劑已廣泛應(yīng)用于防火板、輕質(zhì)隔墻板等發(fā)泡菱鎂制品的生產(chǎn),并且在某些產(chǎn)品中(菱鎂防火門芯等)具有事關(guān)成敗的關(guān)鍵性作用。
物理發(fā)泡劑鎂嘉圖理化性能指標(biāo):
外觀:淡黃色液體 密度:1.01~1.02 g/ cm3 固含量:≥35% PH值:9~10
活性劑
陰離子表面活性劑水溶液在機(jī)械作用力引入空氣的情況下,產(chǎn)生大量泡沫,在紙面石膏板、發(fā)泡混凝土領(lǐng)域大量應(yīng)用。
發(fā)泡劑的實(shí)質(zhì)就是它的表面活性作用。沒(méi)有表面活性作用,就不能發(fā)泡,也就不能成為發(fā)泡劑,表面活性是發(fā)泡的核心。
常用的表面活性劑類發(fā)泡劑有:
1.十二烷基硫酸鈉(K12)
2.脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)
3.松香皂類發(fā)泡劑
4.動(dòng)植物蛋白類發(fā)泡劑
5.紙漿廢液等。