專利名稱：一種水解動物血粉水泥發泡劑及其用于制備輕質水泥的制作方法
技術領域：
本發明屬于水泥制備技術領域，具體涉及一種以動物血粉作為原料的水泥發泡劑及其用于制備輕質水泥(泡沫混凝土)。
背景技術：
泡沫混凝土是一種多孔材料，通常是以機械方法將發泡劑與水溶液制備成泡沫， 再將泡沫加入到硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑組成的漿料中，經混合攪拌、澆注成型、養護而成。隨著現代建筑向高層、大跨越的發展，建筑材料的自重也越來越受到人們的關注。 泡沫混凝土作為多孔材料以其輕質、高強、低碳、利廢、防火、保溫隔熱、隔音等優良特性成為可以替代傳統黏土磚的材料之一。生產泡沫混凝土的過程中可利用工業廢渣，造價低廉， 且具有較好的施工性，泡沫混凝土是工業與民用建筑中應大力推廣的新型綠色建材。水泥發泡劑是能使材料內部產生泡沫而形成閉孔或聯孔結構材料的物質，按照其發泡原理，可將其分為化學發泡劑和物理發泡劑兩大類，化學發泡劑是指那些經加熱或發生化學反應分解后能釋放出二氧化碳和氮氣、氧氣等氣體，并在聚合物組成中形成細孔的化合物。物理發泡劑是指通過某一種物質的物理形態的變化形成泡沫細孔，即通過壓縮氣體的膨脹、液體的揮發或固體的溶解而形成的，不經過化學反應，是一種揮發性的發泡劑。 而化學發泡與物理發泡的缺點在于很難控制產品的質量，受制于生產的方法和溫度，所生產的產品質量不均一，不能滿足現代建筑工業的發展要求。現在國內的水泥發泡劑目前主要有松香酸皂類發泡劑、金屬鋁粉發泡劑、植物蛋白發泡劑、樹脂皂類發泡劑、石油磺酸鋁發泡劑等。這些發泡劑雖然有些發泡劑的發泡倍數大，但穩定性差、氣孔連通、制品強度不高等缺點。目前，國內外廣泛認可的是動物蛋白水泥發泡劑。動物蛋白發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。用該發泡劑產生的泡沫表面強度很高，泡沫極其穩定，用其制作的發泡水泥其氣泡呈相互獨立的封閉狀態，氣泡與氣泡之間不連通，發泡水泥制品的抗滲透性很好。在同樣密度下，與用植物性發泡劑制作的發泡水泥相比其密封性和保溫性較好，強度高。由于其優異的泡沫穩定性，其一次性澆注的發泡水泥的厚度可以達到1.5米以上而不塌陷，因而適合于發泡磚、輕質板材、輕質墻體的生產，在日本、美國等工業化國家已經廣泛使用。作為發泡劑，其具有發泡倍數高、泡壁厚、穩定性好、消泡時間長、 泡沫空隙之間不聯通、獨立性好、造價低廉等優勢。與國際上比較成熟的蛋白質類發泡劑相比，我國現有的發泡劑在發泡能力、泡沫穩定性等方面存在很大差距，有待進一步改善和提尚ο
發明內容
本發明的目的在于提供一種以動物血粉為原料的產品，其性能穩定、發泡倍數高、泌水率低，在高速攪拌下能產生平均直徑在0. 5mm 3mm獨立氣孔泡沫的水泥發泡劑，用該水泥發泡劑制作出的輕質水泥制品密度低、氣孔封閉、不同密度、導熱系數低、吸聲率低、防火防水性好，并且不受條件限制，易于實施。本發明所述的水解動物血粉水泥發泡劑，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(質量分數為20Z0 4%的氫氧化鈉溶液或質量分數為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小時進行水解，使蛋白質水解成多肽等小分子；然后調節反應體系至中性(PH = 6. 8 7. 2)，停止水解，再經過離心或過濾棄去廢渣，即得到發泡劑原液；第二步對水解后的動物血粉進行改性調節發泡劑原液的pH為8 9，加入螯合劑(如含三價陽離子狗+3、Al+3等的金屬鹽類)增加蛋白質水解后得到的多肽等小分子之間的交聯與螯合；再加入穩定劑(如尿素或鹽酸胍)后攪拌3 8小時(通過離子間的相互作用，打斷蛋白質分子內和分子間的各種化學鍵，使多肽伸展)；再加入表面活性劑(做為去垢劑促進蛋白質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，最后得到水解動物血粉水泥發泡劑；發泡劑原液、螯合劑、穩定劑與表面活性劑四者間的質量比為100 0.1 0.3 15 25 1 5。本發明所述的水解動物血粉水泥發泡劑可用于制備輕質水泥，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，預混合后進行水化，其中水、硅酸鹽快硬性水泥、粉煤灰、聚丙烯纖維的質量比為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泡劑用水稀釋5 10倍體積，用高速攪拌機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量比為 130 15 40，然后澆注到模具中，5 8小時后脫模，養護20 30天后得到干密度最輕可為350Kg/m3的輕質水泥。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1:在60°C溫度下，在500mL質量分數為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)，繼續在60°C下攪拌4小時進行水解，然后加入濃度為12mol/ L的鹽酸18mL，使反應體系至中性，停止水解，經過濾棄去廢渣，收集濾液，得發泡劑原液約 480mLo取前面制備的發泡劑原液100g，加入10mL、0. lmol/L的NaOH水溶液調發泡劑原液 PH至9，然后加入0. Ig的AlCl3,再加入19g尿素混合攪拌5小時，再加入Ig十二烷基苯磺酸鈉作為去垢劑，混合攪拌7小時，得到水解牛血粉水泥發泡劑約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的質量比混合攪拌均勻，得到混凝土漿料。將本發明制備的130g牛血粉水泥發泡劑加水稀釋5倍體積后，高速機械攪拌均勻，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，通過機械攪拌均勻后澆注成膜，8小時后脫模，經觀天常溫OO 40°C )下養護后，得到干重為450Kg/m3、抗壓強度為1. 2MPa、導熱系數為0. 125ff/mk的輕質水泥。實施例2 在55°C溫度下，在500mL質量分數為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)，繼續在55°C下攪拌7小時，然后加入濃度為12mol/L的鹽酸ISmL 調至中性停止水解，經過濾棄去廢渣，收集濾液，得到發泡劑原液約480mL。取發泡劑原液100g，加入10mL、0. lmol/L的NaOH水溶液調發泡劑原液濃度pH至 9，加入0. Ig AlCl3,加入25g鹽酸胍(GdnHCl)，攪拌6小時。加入Ig十二烷基硫酸鈉作為去垢劑，混合攪拌7小時，得到水解牛血粉水泥發泡劑，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 的質量比混合攪拌均勻，得到混凝土漿料。將本發明制備的130g牛血粉水泥發泡劑加水稀釋5倍后，高速機械攪拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫。向200g混凝土漿料中加入35g泡沫，通過機械攪拌均勻后澆注成膜，8小時后可脫模，經觀天常溫(20 40°C)下養護后，得到干重為390Kg/m3、抗壓強度為0. 9MPa、導熱系數為0. 087ff/mk的輕質水泥。實施例3 在60°C，在500mL質量分數為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，后加入濃度為12mol/L的鹽酸ISmL調至中性停止水解，經過濾棄去廢渣，收集濾液，發泡劑原液約480mL。其它條件與實施例2相同，得到與實施例1相似的水解牛血粉水泥發泡劑。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的質量比混合攪拌均勻，得到混凝土漿料。將本發明制備的130g牛血粉水泥發泡劑加水稀釋5倍后，高速機械攪拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫。向130g混凝土漿料中加入20g泡沫，通過機械攪拌均勻后澆注成膜，8小時后可脫模，經28天養護后，得到干重為510Kg/m3、抗壓強度為1. 8MPa、導熱系數為0. 22ff/mk的輕質水泥。實施例4 其它條件與實施例2相同。向200g混凝土漿料中加入42g泡沫，通過機械攪拌均勻后澆注成膜，8小時后可脫模，經觀天常溫QO 40°C)下養護后，得到干重為350Kg/ m3、抗壓強度為0. 78MPa、導熱系數為0. 074ff/mk的輕質水泥。本發明制備的水泥發泡劑性能如下
權利要求
1.一種水解動物血粉水泥發泡劑，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小時進行水解；然后調節反應體系至中性，停止水解，再經過離心或過濾棄去廢渣， 即得到發泡劑原液；2)對水解后的動物血粉進行改性調節發泡劑原液的PH為8 9，加入螯合劑、穩定劑、表面活性劑后攪拌，最后得到水解動物血粉水泥發泡劑；其中發泡劑原液、螯合劑、穩定劑與表面活性劑四者間的質量比為 100 0. 1 0. 3 15 25 1 5。
2.如權利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發泡劑，其特征在于堿性溶液為質量分數2% 4%的氫氧化鈉溶液或質量分數1. 5% 4%的氫氧化鈣溶液。
3.如權利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發泡劑，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.如權利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發泡劑，其特征在于螯合劑為三價陽離子狗+3或Al+3的金屬鹽。
5.如權利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發泡劑，其特征在于穩定劑為尿素或鹽酸胍。
6.如權利要求1所述的一種水解動物血粉水泥發泡劑，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.權利要求1 6任何一項所述的水解動物血粉水泥發泡劑在制備輕質水泥方面的應用。
8.如權利要求7所述的水解動物血粉水泥發泡劑在制備輕質水泥方面的應用，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混合后進行水化，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泡劑用水稀釋5 10倍體積，用高速攪拌機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量比為 130 15 40，然后澆注到模具中，5 8小時后脫模，養護20 30天后得到輕質水泥。
全文摘要
本發明屬于水泥制備技術領域，具體涉及一種以動物血粉作為原料的水泥發泡劑及其用于制備輕質水泥。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小時進行水解；然后調節反應體系至中性，停止水解，再經過離心或過濾棄去廢渣，即得到發泡劑原液；調節發泡劑原液的pH為8～9，加入螯合劑、穩定劑、表面活性劑后攪拌，最后得到水解動物血粉水泥發泡劑。本發明制備的水泥發泡劑，其性能穩定、發泡倍數高、泌水率低，在高速攪拌下能產生平均直徑在0.5mm～3mm獨立氣孔的泡沫，用該水泥發泡劑制作出的輕質水泥制品密度低、氣孔封閉、不同密度、導熱系數低、吸聲率低、防火防水性好，并且不受條件限制，易于實施。
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 優先權日2011年9月2日
發明者單敏萍, 朱廣山, 王艾菲, 郭明義 申請人:吉林大學