專利名稱：一種水解動物血粉水泥發(fā)泡劑及其用于制備輕質(zhì)水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以動物血粉作為原料的水泥發(fā)泡劑及其用于制備輕質(zhì)水泥(泡沫混凝土)。
背景技術(shù)：
泡沫混凝土是一種多孔材料，通常是以機(jī)械方法將發(fā)泡劑與水溶液制備成泡沫， 再將泡沫加入到硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑組成的漿料中，經(jīng)混合攪拌、澆注成型、養(yǎng)護(hù)而成。隨著現(xiàn)代建筑向高層、大跨越的發(fā)展，建筑材料的自重也越來越受到人們的關(guān)注。 泡沫混凝土作為多孔材料以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、低碳、利廢、防火、保溫隔熱、隔音等優(yōu)良特性成為可以替代傳統(tǒng)黏土磚的材料之一。生產(chǎn)泡沫混凝土的過程中可利用工業(yè)廢渣，造價(jià)低廉， 且具有較好的施工性，泡沫混凝土是工業(yè)與民用建筑中應(yīng)大力推廣的新型綠色建材。水泥發(fā)泡劑是能使材料內(nèi)部產(chǎn)生泡沫而形成閉孔或聯(lián)孔結(jié)構(gòu)材料的物質(zhì)，按照其發(fā)泡原理，可將其分為化學(xué)發(fā)泡劑和物理發(fā)泡劑兩大類，化學(xué)發(fā)泡劑是指那些經(jīng)加熱或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分解后能釋放出二氧化碳和氮?dú)?、氧氣等氣體，并在聚合物組成中形成細(xì)孔的化合物。物理發(fā)泡劑是指通過某一種物質(zhì)的物理形態(tài)的變化形成泡沫細(xì)孔，即通過壓縮氣體的膨脹、液體的揮發(fā)或固體的溶解而形成的，不經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，是一種揮發(fā)性的發(fā)泡劑。 而化學(xué)發(fā)泡與物理發(fā)泡的缺點(diǎn)在于很難控制產(chǎn)品的質(zhì)量，受制于生產(chǎn)的方法和溫度，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不均一，不能滿足現(xiàn)代建筑工業(yè)的發(fā)展要求?，F(xiàn)在國內(nèi)的水泥發(fā)泡劑目前主要有松香酸皂類發(fā)泡劑、金屬鋁粉發(fā)泡劑、植物蛋白發(fā)泡劑、樹脂皂類發(fā)泡劑、石油磺酸鋁發(fā)泡劑等。這些發(fā)泡劑雖然有些發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數(shù)大，但穩(wěn)定性差、氣孔連通、制品強(qiáng)度不高等缺點(diǎn)。目前，國內(nèi)外廣泛認(rèn)可的是動物蛋白水泥發(fā)泡劑。動物蛋白發(fā)泡劑是以動物蛋白為主要原材料，加入一定量的氫氧化鈉、鹽酸、氯化鎂等化工原料，加溫溶解、稀釋、過濾、高溫縮水而成，為呈暗褐色的黏性液體。用該發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫表面強(qiáng)度很高，泡沫極其穩(wěn)定，用其制作的發(fā)泡水泥其氣泡呈相互獨(dú)立的封閉狀態(tài)，氣泡與氣泡之間不連通，發(fā)泡水泥制品的抗?jié)B透性很好。在同樣密度下，與用植物性發(fā)泡劑制作的發(fā)泡水泥相比其密封性和保溫性較好，強(qiáng)度高。由于其優(yōu)異的泡沫穩(wěn)定性，其一次性澆注的發(fā)泡水泥的厚度可以達(dá)到1.5米以上而不塌陷，因而適合于發(fā)泡磚、輕質(zhì)板材、輕質(zhì)墻體的生產(chǎn)，在日本、美國等工業(yè)化國家已經(jīng)廣泛使用。作為發(fā)泡劑，其具有發(fā)泡倍數(shù)高、泡壁厚、穩(wěn)定性好、消泡時(shí)間長、 泡沫空隙之間不聯(lián)通、獨(dú)立性好、造價(jià)低廉等優(yōu)勢。與國際上比較成熟的蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑相比，我國現(xiàn)有的發(fā)泡劑在發(fā)泡能力、泡沫穩(wěn)定性等方面存在很大差距，有待進(jìn)一步改善和提尚ο
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以動物血粉為原料的產(chǎn)品，其性能穩(wěn)定、發(fā)泡倍數(shù)高、泌水率低，在高速攪拌下能產(chǎn)生平均直徑在0. 5mm 3mm獨(dú)立氣孔泡沫的水泥發(fā)泡劑，用該水泥發(fā)泡劑制作出的輕質(zhì)水泥制品密度低、氣孔封閉、不同密度、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸聲率低、防火防水性好，并且不受條件限制，易于實(shí)施。本發(fā)明所述的水解動物血粉水泥發(fā)泡劑，其由如下步驟制備第一步動物血粉的水解在50°C 70°C溫度下，在堿性溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20Z0 4%的氫氧化鈉溶液或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 5 % 4 %的氫氧化鈣溶液)中，加入是堿性溶液重量3 % 5 %的動物血粉(動物血粉為牛、豬、馬、羊等的新鮮血烘干研磨后而得)，攪拌4 8小時(shí)進(jìn)行水解，使蛋白質(zhì)水解成多肽等小分子；然后調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至中性(PH = 6. 8 7. 2)，停止水解，再經(jīng)過離心或過濾棄去廢渣，即得到發(fā)泡劑原液；第二步對水解后的動物血粉進(jìn)行改性調(diào)節(jié)發(fā)泡劑原液的pH為8 9，加入螯合劑(如含三價(jià)陽離子狗+3、Al+3等的金屬鹽類)增加蛋白質(zhì)水解后得到的多肽等小分子之間的交聯(lián)與螯合；再加入穩(wěn)定劑(如尿素或鹽酸胍)后攪拌3 8小時(shí)(通過離子間的相互作用，打斷蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的各種化學(xué)鍵，使多肽伸展)；再加入表面活性劑(做為去垢劑促進(jìn)蛋白質(zhì)分子在水中的的溶解，如十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等烷基苯磺酸鹽或烷基磺酸鹽中的一種或兩種) 后攪拌5 10小時(shí)，最后得到水解動物血粉水泥發(fā)泡劑；發(fā)泡劑原液、螯合劑、穩(wěn)定劑與表面活性劑四者間的質(zhì)量比為100 0.1 0.3 15 25 1 5。本發(fā)明所述的水解動物血粉水泥發(fā)泡劑可用于制備輕質(zhì)水泥，其步驟如下將水、硅酸鹽快硬水泥(425R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纖維，預(yù)混合后進(jìn)行水化，其中水、硅酸鹽快硬性水泥、粉煤灰、聚丙烯纖維的質(zhì)量比為80 100 110 150 20 40 0.05 0.5，混合攪拌均勻，從而制備得到混凝土漿料；將水解動物血粉水泥發(fā)泡劑用水稀釋5 10倍體積，用高速攪拌機(jī)攪拌后形成均勻的泡沫，再將該泡沫與混凝土漿料混合后攪拌均勻，混凝土漿料與泡沫的質(zhì)量比為 130 15 40，然后澆注到模具中，5 8小時(shí)后脫模，養(yǎng)護(hù)20 30天后得到干密度最輕可為350Kg/m3的輕質(zhì)水泥。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1:在60°C溫度下，在500mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %的氫氧化鈉水溶液中，加入15g牛血粉 (新鮮牛血烘干后研磨得到)，繼續(xù)在60°C下攪拌4小時(shí)進(jìn)行水解，然后加入濃度為12mol/ L的鹽酸18mL，使反應(yīng)體系至中性，停止水解，經(jīng)過濾棄去廢渣，收集濾液，得發(fā)泡劑原液約 480mLo取前面制備的發(fā)泡劑原液100g，加入10mL、0. lmol/L的NaOH水溶液調(diào)發(fā)泡劑原液 PH至9，然后加入0. Ig的AlCl3,再加入19g尿素混合攪拌5小時(shí)，再加入Ig十二烷基苯磺酸鈉作為去垢劑，混合攪拌7小時(shí)，得到水解牛血粉水泥發(fā)泡劑約120g。
將水、硅酸鹽快硬水泥G25R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纖維按 90 150 22 0.2的質(zhì)量比混合攪拌均勻，得到混凝土漿料。將本發(fā)明制備的130g牛血粉水泥發(fā)泡劑加水稀釋5倍體積后，高速機(jī)械攪拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫，泡沫直徑平均為1mm。向200g混凝土漿料中加入28g泡沫，通過機(jī)械攪拌均勻后澆注成膜，8小時(shí)后脫模，經(jīng)觀天常溫OO 40°C )下養(yǎng)護(hù)后，得到干重為450Kg/m3、抗壓強(qiáng)度為1. 2MPa、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 125ff/mk的輕質(zhì)水泥。實(shí)施例2 在55°C溫度下，在500mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%氫氧化鈉水溶液中，加入15g牛血粉(新鮮牛血烘干后研磨而得)，繼續(xù)在55°C下攪拌7小時(shí)，然后加入濃度為12mol/L的鹽酸ISmL 調(diào)至中性停止水解，經(jīng)過濾棄去廢渣，收集濾液，得到發(fā)泡劑原液約480mL。取發(fā)泡劑原液100g，加入10mL、0. lmol/L的NaOH水溶液調(diào)發(fā)泡劑原液濃度pH至 9，加入0. Ig AlCl3,加入25g鹽酸胍(GdnHCl)，攪拌6小時(shí)。加入Ig十二烷基硫酸鈉作為去垢劑，混合攪拌7小時(shí)，得到水解牛血粉水泥發(fā)泡劑，約130g。泡沫的平均直徑為1mm。將水、快硬水泥(425R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纖維按按85 140 35 0. 2 的質(zhì)量比混合攪拌均勻，得到混凝土漿料。將本發(fā)明制備的130g牛血粉水泥發(fā)泡劑加水稀釋5倍后，高速機(jī)械攪拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫。向200g混凝土漿料中加入35g泡沫，通過機(jī)械攪拌均勻后澆注成膜，8小時(shí)后可脫模，經(jīng)觀天常溫(20 40°C)下養(yǎng)護(hù)后，得到干重為390Kg/m3、抗壓強(qiáng)度為0. 9MPa、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 087ff/mk的輕質(zhì)水泥。實(shí)施例3 在60°C，在500mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%氫氧化鈣水溶液中，加入15g牛血粉(新鮮牛血烘干后研磨而得)，在60°C下攪拌4小時(shí)，后加入濃度為12mol/L的鹽酸ISmL調(diào)至中性停止水解，經(jīng)過濾棄去廢渣，收集濾液，發(fā)泡劑原液約480mL。其它條件與實(shí)施例2相同，得到與實(shí)施例1相似的水解牛血粉水泥發(fā)泡劑。泡沫的平均直徑為1mm。將水、快硬水泥(425R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纖維按85 130 30 0. 2的質(zhì)量比混合攪拌均勻，得到混凝土漿料。將本發(fā)明制備的130g牛血粉水泥發(fā)泡劑加水稀釋5倍后，高速機(jī)械攪拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫。向130g混凝土漿料中加入20g泡沫，通過機(jī)械攪拌均勻后澆注成膜，8小時(shí)后可脫模，經(jīng)28天養(yǎng)護(hù)后，得到干重為510Kg/m3、抗壓強(qiáng)度為1. 8MPa、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 22ff/mk的輕質(zhì)水泥。實(shí)施例4 其它條件與實(shí)施例2相同。向200g混凝土漿料中加入42g泡沫，通過機(jī)械攪拌均勻后澆注成膜，8小時(shí)后可脫模，經(jīng)觀天常溫QO 40°C)下養(yǎng)護(hù)后，得到干重為350Kg/ m3、抗壓強(qiáng)度為0. 78MPa、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 074ff/mk的輕質(zhì)水泥。本發(fā)明制備的水泥發(fā)泡劑性能如下
權(quán)利要求
1.一種水解動物血粉水泥發(fā)泡劑，其由如下步驟制備1)動物血粉的水解在50°C 70°C溫度下，在堿性溶液中，加入是堿性溶液重量3% 5%的動物血粉，攪拌4 8小時(shí)進(jìn)行水解；然后調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至中性，停止水解，再經(jīng)過離心或過濾棄去廢渣， 即得到發(fā)泡劑原液；2)對水解后的動物血粉進(jìn)行改性調(diào)節(jié)發(fā)泡劑原液的PH為8 9，加入螯合劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑后攪拌，最后得到水解動物血粉水泥發(fā)泡劑；其中發(fā)泡劑原液、螯合劑、穩(wěn)定劑與表面活性劑四者間的質(zhì)量比為 100 0. 1 0. 3 15 25 1 5。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發(fā)泡劑，其特征在于堿性溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 4%的氫氧化鈉溶液或質(zhì)量分?jǐn)?shù)1. 5% 4%的氫氧化鈣溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發(fā)泡劑，其特征在于動物血粉是牛、 豬、馬或羊的新鮮血烘干研磨后得到。
4.如權(quán)利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發(fā)泡劑，其特征在于螯合劑為三價(jià)陽離子狗+3或Al+3的金屬鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發(fā)泡劑，其特征在于穩(wěn)定劑為尿素或鹽酸胍。
6.如權(quán)利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發(fā)泡劑，其特征在于表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等烷基苯磺酸鹽中的一種或兩種。
7.權(quán)利要求1 6任何一項(xiàng)所述的水解動物血粉水泥發(fā)泡劑在制備輕質(zhì)水泥方面的應(yīng)用。
8.如權(quán)利要求7所述的水解動物血粉水泥發(fā)泡劑在制備輕質(zhì)水泥方面的應(yīng)用，其特征在于(1)首先將水、硅酸鹽快硬水泥、粉煤灰和聚丙烯纖維預(yù)混合后進(jìn)行水化，其中水、硅酸鹽快硬性水泥、粉煤灰和聚丙烯纖維的質(zhì)量比為80 100 110 150 20 40 0.05 0.5，混合攪拌均勻后制備得到混凝土漿料；(2)再將水解動物血粉水泥發(fā)泡劑用水稀釋5 10倍體積，用高速攪拌機(jī)攪拌后形成均勻的泡沫，再將該泡沫與混凝土漿料混合后攪拌均勻，混凝土漿料與泡沫的質(zhì)量比為 130 15 40，然后澆注到模具中，5 8小時(shí)后脫模，養(yǎng)護(hù)20 30天后得到輕質(zhì)水泥。
全文摘要
本發(fā)明屬于水泥制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以動物血粉作為原料的水泥發(fā)泡劑及其用于制備輕質(zhì)水泥。其是在堿性溶液中，加入是堿性溶液重量3％～5％的動物血粉，攪拌4～8小時(shí)進(jìn)行水解；然后調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至中性，停止水解，再經(jīng)過離心或過濾棄去廢渣，即得到發(fā)泡劑原液；調(diào)節(jié)發(fā)泡劑原液的pH為8～9，加入螯合劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑后攪拌，最后得到水解動物血粉水泥發(fā)泡劑。本發(fā)明制備的水泥發(fā)泡劑，其性能穩(wěn)定、發(fā)泡倍數(shù)高、泌水率低，在高速攪拌下能產(chǎn)生平均直徑在0.5mm～3mm獨(dú)立氣孔的泡沫，用該水泥發(fā)泡劑制作出的輕質(zhì)水泥制品密度低、氣孔封閉、不同密度、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸聲率低、防火防水性好，并且不受條件限制，易于實(shí)施。
文檔編號C04B38/02GK102432329SQ201110257129
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者單敏萍, 朱廣山, 王艾菲, 郭明義 申請人:吉林大學(xué)