1.3.2 发泡剂的分类
发泡剂通常被分为两大类,即物理发泡剂和化学发泡剂。物理发泡剂在发泡过程中不涉及化学变化,只有物理变化。这类发泡剂包括一些易升华的固体和沸点低的液体。化学发泡剂通常是指在发泡过程中通过两种化学物质反应,或某种化学物质本身不稳定,溶于水后会分解产生气体的发泡剂。
1）物理发泡剂
常见的物理发泡剂包括松香树脂类发泡剂、植物蛋白类发泡剂、动物蛋白类发泡剂、表面活性剂类发泡剂及复合型发泡剂。这些物理发泡剂表面活性较高,可使液体表面张力降低,其双电子层排列可包围液膜表面的空气,从而形成气泡。
(1)松香树脂类发泡剂
松香树脂类发泡剂是一种引气剂,是应用较早的一种发泡剂。它包括松香皂类发泡剂和松香热聚物发泡剂。松香皂类发泡剂的价格低廉,制作简单,但发泡能力较差,产生的泡沫稳定性也较差,容易与水泥相容。松香皂类发泡剂制备的泡沫不易大量掺入,掺入过多会导致塌膜严重,只适合制备密度高的泡沫混凝土。松香热聚物发泡剂制备的泡沫的稳定性并没有好于松香皂发泡剂,但却造价成本高,而且会产生有毒的苯酚,故其应用推广受到限制。
(2)植物蛋白类发泡剂
植物蛋白类发泡剂主要包括皂角苷发泡剂和茶皂素发泡剂。其生产工艺是首先将这些原料水洗并脱水,然后加碱水解,再经过脱色、脱臭、过滤、杀菌、干燥、筛分及粉碎等过程得到成品,植物蛋白发泡剂无毒无害,符合低碳环保的理念。植物蛋白类发泡剂的泡沫稳定性较好,气泡壁弹性较好,且发泡剂受外界环境影响较小,成本不高,故其应用范围较广泛。
(3)动物蛋白类发泡剂
动物蛋白类发泡剂的主要应用领域是在泡沫混凝土中,它的原料取自废弃动物角蛋白、毛发和血胶等。其制备方法是将原料与氢氧化钙混合,再加入一定量的水搅拌使之呈糊状,然后将其碱催化水解,再收集滤液并加盐酸中和,最后加热浓缩至含有一定固含量。动物蛋白类发泡剂产生的泡沫可长时间不消泡,但原材料匮乏,且动物蛋白易腐烂,刺激性气味大,故应用范围不如植物蛋白发泡剂广泛。
(4)合成型表面活性剂类发泡剂
根据离子性质不同,表面活性剂类发泡剂可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型及非离子型。市面上的表面活性剂类发泡剂有10余种,其中以阴离子型发泡剂十二烷基苯磺酸钠为最常见。这种发泡剂起泡量大,发泡速度快,但泡沫稳定性差,极易消泡。
(5)复合型发泡剂
由于每种发泡剂都存在各自的缺点,影响着它们的应用和推广。因此,近年来,为了弥补发泡剂的不足,人们制成了各种复合型发泡剂。其复合方法主要包括添加功能法、增效法、互补法及协同法。其中,使用最多的是添加功能法,即为了满足某一方面功能的不足,向发泡剂中添加特定的外加剂。市场上常见的复合型发泡剂大多以动植物蛋白型发泡剂为基础复合而成。这种复合型发泡剂易溶于水,发泡能力高,泡沫稳定性好,产生的泡沫密实均匀,但成本较高,而且市场上的复合型发泡剂也是良莠不齐,故应用没有动植物蛋白型发泡剂广泛。
2）化学发泡剂
化学发泡剂是指能通过与其他物质发生化学反应或通过自身在一定温度下裂解产生气体的一类化学物质。化学发泡剂可分为热解型化学发泡剂和反应型化学发泡剂。热解型化学发泡剂在常温下一般较稳定,只有当其加热到一定温度后才会自身裂解产生气体。广义的反应型化学发泡剂多达几百种,而狭义的反应型化学发泡剂约有几十种,这些狭义的发泡剂一般不需要催化条件,产气量大,发泡速度适中。在这些狭义的反应型化学发泡剂中,真正能用于水泥发泡的却不多。用来制备泡沫混凝土化学发泡剂是一类专用发泡剂,其发泡原理与普通化学发泡剂相比没太大区别,但它们产生的泡沫可融入胶凝材料,并能最终凝结成气孔结构。
这些用于制备泡沫混凝土的专用化学发泡剂按其化学成分,可分为以下三大类:
①镁粉、铝粉、铁粉、锌粉及钡粉等活泼金属,可与水的反应产生气体。例如,镁粉与水的反应式为
②碳化钙、双氧水和过碳酸钠等单一化合物类可单独与水发生化学反应,有的也可与其他化学物质反应产生气体。例如,碳化钙既可与双氧水在碱性条件下反应生成氢气,也可与水反应产生乙炔气体。碳化钙与水的反应式为
③有些化学发泡剂不能与水反应,必须与其他化合物复合使用。例如,碳酸氢钠与酸反应产生二氧化碳气体。其反应式为
