泡沫混凝土發(fā)泡劑的復(fù)配及性能研究

劉昕昊

摘要：研究了十二烷基硫酸鈉（SDS）的發(fā)泡性能與泡沫穩(wěn)定性及十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺（PAM）對(duì)其發(fā)泡性能的影響，并通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)復(fù)合發(fā)泡液的發(fā)泡性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：SDS 的最佳發(fā)泡濃度為 1.2%，且發(fā)泡性能優(yōu)于 SDBS;與 1.2%SDS 復(fù)配時(shí)SDBS的最佳用量為 0.3%;PVA 的最佳用量為 0.003%，且能顯著提升SDS的發(fā)泡倍數(shù);PAM 的最佳用量為 0.02%，能有效增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：發(fā)泡劑;發(fā)泡性能;泡沫穩(wěn)定性;泡沫混凝土

泡沫混凝土作為一種新型建筑節(jié)能保溫材料，因其具有質(zhì)輕、防護(hù)性好、耐久等特點(diǎn)，近年來受到廣泛關(guān)注[1-2]。泡沫混凝土一般通過將發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫混入到水泥、水和外加劑形成的漿料中，經(jīng)過均勻攪拌、澆筑和養(yǎng)護(hù)成型的多孔建筑材料[3]。影響泡沫混凝土性能的因素較多，其中最重要的因素是發(fā)泡劑。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的發(fā)泡劑主要有松香類發(fā)泡劑、合成類發(fā)泡劑、蛋白質(zhì)型發(fā)泡劑和復(fù)合型發(fā)泡劑特別是陰離子表面活性劑能較好地降低表面張力而發(fā)泡，但其泡沫穩(wěn)定性相對(duì)較差[4-5]。本研究選用多種陰離子表面活性劑與穩(wěn)泡劑進(jìn)行復(fù)配，研究發(fā)泡體系的性能及穩(wěn)泡劑對(duì)泡沫穩(wěn)定性影響特征。

1試驗(yàn)

1.1原材料

十二烷基硫酸鈉（SDS）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）：化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;聚乙烯醇（PVA）：化學(xué)純，聚合度 1700，醇解度 88%，西安天茂化工有限公司;聚丙烯（PAM）：化學(xué)純，相對(duì)分子質(zhì)量 300 萬～700 萬，天津市鼎盛鑫化工有限公司;去離子水：自制。

1.2發(fā)泡劑的配制

采用去離子水配制系列不同質(zhì)量濃度的十二烷基硫酸鈉發(fā)泡液、十二烷基苯磺酸鈉發(fā)泡液、復(fù)配混合發(fā)泡液，并添加一定量穩(wěn)泡劑聚乙烯醇、聚丙烯酰胺的發(fā)泡液制得發(fā)泡劑。

2結(jié)果與討論

2.1SDS、SDBS 的發(fā)泡性能

陰離子表面活性劑 SDS、SDBS 在水溶液中能夠有效地降低其表面張力，具有良好的發(fā)泡性能，不同質(zhì)量濃度下SDS、SDBS的發(fā)泡倍數(shù)、1 h 沉降距和1h泌水量。

SDS和SDBS溶液的發(fā)泡倍數(shù)均隨其濃度的增大呈先增大后減小，SDS 和 SDBS溶液濃度分別為1.2%和1.4%時(shí)發(fā)泡倍數(shù)最大，1 h 泌水量最小，且溶液濃度小于1.4%時(shí)，SDS的發(fā)泡倍數(shù)大于 SDBS。這是因?yàn)橄嗤瑵舛认碌腟DS溶液較SDBS溶液的黏度高，且表面張力小過多的電荷作用產(chǎn)生較大的斥力，導(dǎo)致發(fā)泡倍數(shù)迅速減小。當(dāng)SDS和SDBS濃度分別大于1.2%和1.4%時(shí)，1h沉降距呈直線上升。綜上分析可知，SDS和SDBS的最佳發(fā)泡濃度分別為 1.2%和 1.4%，且SDS的發(fā)泡性能優(yōu)于 SDBS。

2.2SDS 與SDBS復(fù)合發(fā)泡劑的發(fā)泡性能

為了探索SDS與SDBS兩種陰離子表面活性劑在發(fā)泡過程中的相互作用，試驗(yàn)固定SDS的濃度為1.2%，通過加入不同量的 SDBS，考察其用量對(duì)復(fù)合發(fā)泡劑發(fā)泡性能的影響。

復(fù)合發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數(shù)隨SDBS用量的增加呈先增大后減小，SDBS 的加入在一定濃度范圍內(nèi)能夠增大SDS的發(fā)泡倍數(shù)，具有較好的協(xié)同效應(yīng)。發(fā)泡體系的1h沉降距和1h泌水量與發(fā)泡倍數(shù)結(jié)果呈現(xiàn)出較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。綜上分析可知，與1.2%SDS 復(fù)配時(shí)SDBS 的最佳用量為 0.3。

2.3穩(wěn)泡劑 PVA 對(duì)SDS發(fā)泡性能的影響

泡沫是氣體在液體中形成的分散體系，氣體與液體連續(xù)充分地接觸是產(chǎn)生泡沫的必要條件，發(fā)泡劑要具有良好的發(fā)泡性能，泡沫的穩(wěn)定性尤為重要。

PVA 的加入能明顯提高SDS的發(fā)泡倍數(shù)，混合液的發(fā)泡倍數(shù)隨 PVA 的用量增加呈先增大后減小，這是由于 PVA 的加入，增大了發(fā)泡液的黏度，這是因?yàn)?PVA 向體系中引入較多的羥基，產(chǎn)生大量氫鍵，影響了泡沫的穩(wěn)定性。

2.4穩(wěn)泡劑 PAM 對(duì)SDS發(fā)泡性能的影響

PAM 作為助劑，具有減少水泥砂漿塑性收縮開裂的效果[6]，同時(shí)作為一種水溶性高分子材料，對(duì)溶液的黏度影響較大，對(duì)發(fā)泡液的發(fā)泡性能也有一定的影響。

PAM 的加入對(duì)發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數(shù)沒有正面協(xié)同作用，且當(dāng)其用量超過 0.02%時(shí)發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數(shù)大幅減小;但 PAM 用量小于 0.02%時(shí)，能夠有效減小發(fā)泡液的1h沉降距，對(duì)1h泌水量減小也有一定的正面效應(yīng)。綜上分析，PAM 較適宜的用量為 0.02%。

3結(jié)論

（1）SDS 與SDBS的最佳發(fā)泡濃度分別為 1.2%和1.4%，SDS 的發(fā)泡性能優(yōu)于 SDBS;SDBS 與 1.2%SDS 復(fù)配時(shí)，其最佳用量為 0.3%。

（2）PVA 的加入能顯著提高SDS的發(fā)泡倍數(shù)，其最佳用量為 0.003%，較空白試樣發(fā)泡倍數(shù)增大了 37.1%;PAM 的加入并不能增大SDS的發(fā)泡倍數(shù)，但其能明顯提高泡沫的穩(wěn)定性，其最佳用量為 0.02%。

參考文獻(xiàn)：

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[5]趙振國(guó).應(yīng)用膠體與界面化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：310-315.

[6]楊曉杰，董鵬.聚丙烯酰胺對(duì)水泥砂漿塑性收縮開裂性能的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2019，22（1）：1-6.