专利名称：一种水解动物血粉水泥发泡剂及其用于制备轻质水泥的制作方法
技术领域：
本发明属于水泥制备技术领域，具体涉及一种以动物血粉作为原料的水泥发泡剂及其用于制备轻质水泥(泡沫混凝土)。
背景技术：
泡沫混凝土是一种多孔材料，通常是以机械方法将发泡剂与水溶液制备成泡沫， 再将泡沫加入到硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂组成的浆料中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成。随着现代建筑向高层、大跨越的发展，建筑材料的自重也越来越受到人们的关注。 泡沫混凝土作为多孔材料以其轻质、高强、低碳、利废、防火、保温隔热、隔音等优良特性成为可以替代传统黏土砖的材料之一。生产泡沫混凝土的过程中可利用工业废渣，造价低廉， 且具有较好的施工性，泡沫混凝土是工业与民用建筑中应大力推广的新型绿色建材。水泥发泡剂是能使材料内部产生泡沫而形成闭孔或联孔结构材料的物质，按照其发泡原理，可将其分为化学发泡剂和物理发泡剂两大类，化学发泡剂是指那些经加热或发生化学反应分解后能释放出二氧化碳和氮气、氧气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物。物理发泡剂是指通过某一种物质的物理形态的变化形成泡沫细孔，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的，不经过化学反应，是一种挥发性的发泡剂。 而化学发泡与物理发泡的缺点在于很难控制产品的质量，受制于生产的方法和温度，所生产的产品质量不均一，不能满足现代建筑工业的发展要求。现在国内的水泥发泡剂目前主要有松香酸皂类发泡剂、金属铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、树脂皂类发泡剂、石油磺酸铝发泡剂等。这些发泡剂虽然有些发泡剂的发泡倍数大，但稳定性差、气孔连通、制品强度不高等缺点。目前，国内外广泛认可的是动物蛋白水泥发泡剂。动物蛋白发泡剂是以动物蛋白为主要原材料，加入一定量的氢氧化钠、盐酸、氯化镁等化工原料，加温溶解、稀释、过滤、高温缩水而成，为呈暗褐色的黏性液体。用该发泡剂产生的泡沫表面强度很高，泡沫极其稳定，用其制作的发泡水泥其气泡呈相互独立的封闭状态，气泡与气泡之间不连通，发泡水泥制品的抗渗透性很好。在同样密度下，与用植物性发泡剂制作的发泡水泥相比其密封性和保温性较好，强度高。由于其优异的泡沫稳定性，其一次性浇注的发泡水泥的厚度可以达到1.5米以上而不塌陷，因而适合于发泡砖、轻质板材、轻质墙体的生产，在日本、美国等工业化国家已经广泛使用。作为发泡剂，其具有发泡倍数高、泡壁厚、稳定性好、消泡时间长、 泡沫空隙之间不联通、独立性好、造价低廉等优势。与国际上比较成熟的蛋白质类发泡剂相比，我国现有的发泡剂在发泡能力、泡沫稳定性等方面存在很大差距，有待进一步改善和提尚ο
发明内容
本发明的目的在于提供一种以动物血粉为原料的产品，其性能稳定、发泡倍数高、泌水率低，在高速搅拌下能产生平均直径在0. 5mm 3mm独立气孔泡沫的水泥发泡剂，用该水泥发泡剂制作出的轻质水泥制品密度低、气孔封闭、不同密度、导热系数低、吸声率低、防火防水性好，并且不受条件限制，易于实施。本发明所述的水解动物血粉水泥发泡剂，其由如下步骤制备第一步动物血粉的水解在50°C 70°C温度下，在碱性溶液(质量分数为20Z0 4%的氢氧化钠溶液或质量分数为1. 5 % 4 %的氢氧化钙溶液)中，加入是碱性溶液重量3 % 5 %的动物血粉(动物血粉为牛、猪、马、羊等的新鲜血烘干研磨后而得)，搅拌4 8小时进行水解，使蛋白质水解成多肽等小分子；然后调节反应体系至中性(PH = 6. 8 7. 2)，停止水解，再经过离心或过滤弃去废渣，即得到发泡剂原液；第二步对水解后的动物血粉进行改性调节发泡剂原液的pH为8 9，加入螯合剂(如含三价阳离子狗+3、Al+3等的金属盐类)增加蛋白质水解后得到的多肽等小分子之间的交联与螯合；再加入稳定剂(如尿素或盐酸胍)后搅拌3 8小时(通过离子间的相互作用，打断蛋白质分子内和分子间的各种化学键，使多肽伸展)；再加入表面活性剂(做为去垢剂促进蛋白质分子在水中的的溶解，如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等烷基苯磺酸盐或烷基磺酸盐中的一种或两种) 后搅拌5 10小时，最后得到水解动物血粉水泥发泡剂；发泡剂原液、螯合剂、稳定剂与表面活性剂四者间的质量比为100 0.1 0.3 15 25 1 5。本发明所述的水解动物血粉水泥发泡剂可用于制备轻质水泥，其步骤如下将水、硅酸盐快硬水泥(425R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纤维，预混合后进行水化，其中水、硅酸盐快硬性水泥、粉煤灰、聚丙烯纤维的质量比为80 100 110 150 20 40 0.05 0.5，混合搅拌均勻，从而制备得到混凝土浆料；将水解动物血粉水泥发泡剂用水稀释5 10倍体积，用高速搅拌机搅拌后形成均勻的泡沫，再将该泡沫与混凝土浆料混合后搅拌均勻，混凝土浆料与泡沫的质量比为 130 15 40，然后浇注到模具中，5 8小时后脱模，养护20 30天后得到干密度最轻可为350Kg/m3的轻质水泥。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1:在60°C温度下，在500mL质量分数为2 %的氢氧化钠水溶液中，加入15g牛血粉 (新鲜牛血烘干后研磨得到)，继续在60°C下搅拌4小时进行水解，然后加入浓度为12mol/ L的盐酸18mL，使反应体系至中性，停止水解，经过滤弃去废渣，收集滤液，得发泡剂原液约 480mLo取前面制备的发泡剂原液100g，加入10mL、0. lmol/L的NaOH水溶液调发泡剂原液 PH至9，然后加入0. Ig的AlCl3,再加入19g尿素混合搅拌5小时，再加入Ig十二烷基苯磺酸钠作为去垢剂，混合搅拌7小时，得到水解牛血粉水泥发泡剂约120g。
将水、硅酸盐快硬水泥G25R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纤维按 90 150 22 0.2的质量比混合搅拌均勻，得到混凝土浆料。将本发明制备的130g牛血粉水泥发泡剂加水稀释5倍体积后，高速机械搅拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫，泡沫直径平均为1mm。向200g混凝土浆料中加入28g泡沫，通过机械搅拌均勻后浇注成膜，8小时后脱模，经观天常温OO 40°C )下养护后，得到干重为450Kg/m3、抗压强度为1. 2MPa、导热系数为0. 125ff/mk的轻质水泥。实施例2 在55°C温度下，在500mL质量分数为2%氢氧化钠水溶液中，加入15g牛血粉(新鲜牛血烘干后研磨而得)，继续在55°C下搅拌7小时，然后加入浓度为12mol/L的盐酸ISmL 调至中性停止水解，经过滤弃去废渣，收集滤液，得到发泡剂原液约480mL。取发泡剂原液100g，加入10mL、0. lmol/L的NaOH水溶液调发泡剂原液浓度pH至 9，加入0. Ig AlCl3,加入25g盐酸胍(GdnHCl)，搅拌6小时。加入Ig十二烷基硫酸钠作为去垢剂，混合搅拌7小时，得到水解牛血粉水泥发泡剂，约130g。泡沫的平均直径为1mm。将水、快硬水泥(425R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纤维按按85 140 35 0. 2 的质量比混合搅拌均勻，得到混凝土浆料。将本发明制备的130g牛血粉水泥发泡剂加水稀释5倍后，高速机械搅拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫。向200g混凝土浆料中加入35g泡沫，通过机械搅拌均勻后浇注成膜，8小时后可脱模，经观天常温(20 40°C)下养护后，得到干重为390Kg/m3、抗压强度为0. 9MPa、导热系数为0. 087ff/mk的轻质水泥。实施例3 在60°C，在500mL质量分数为4%氢氧化钙水溶液中，加入15g牛血粉(新鲜牛血烘干后研磨而得)，在60°C下搅拌4小时，后加入浓度为12mol/L的盐酸ISmL调至中性停止水解，经过滤弃去废渣，收集滤液，发泡剂原液约480mL。其它条件与实施例2相同，得到与实施例1相似的水解牛血粉水泥发泡剂。泡沫的平均直径为1mm。将水、快硬水泥(425R快硬水泥)、粉煤灰、聚丙烯纤维按85 130 30 0. 2的质量比混合搅拌均勻，得到混凝土浆料。将本发明制备的130g牛血粉水泥发泡剂加水稀释5倍后，高速机械搅拌均勻，至全部形成均勻密致泡沫。向130g混凝土浆料中加入20g泡沫，通过机械搅拌均勻后浇注成膜，8小时后可脱模，经28天养护后，得到干重为510Kg/m3、抗压强度为1. 8MPa、导热系数为0. 22ff/mk的轻质水泥。实施例4 其它条件与实施例2相同。向200g混凝土浆料中加入42g泡沫，通过机械搅拌均勻后浇注成膜，8小时后可脱模，经观天常温QO 40°C)下养护后，得到干重为350Kg/ m3、抗压强度为0. 78MPa、导热系数为0. 074ff/mk的轻质水泥。本发明制备的水泥发泡剂性能如下
权利要求
1.一种水解动物血粉水泥发泡剂，其由如下步骤制备1)动物血粉的水解在50°C 70°C温度下，在碱性溶液中，加入是碱性溶液重量3% 5%的动物血粉，搅拌4 8小时进行水解；然后调节反应体系至中性，停止水解，再经过离心或过滤弃去废渣， 即得到发泡剂原液；2)对水解后的动物血粉进行改性调节发泡剂原液的PH为8 9，加入螯合剂、稳定剂、表面活性剂后搅拌，最后得到水解动物血粉水泥发泡剂；其中发泡剂原液、螯合剂、稳定剂与表面活性剂四者间的质量比为 100 0. 1 0. 3 15 25 1 5。
2.如权利要求1所述的一种水解动物血粉水泥发泡剂，其特征在于碱性溶液为质量分数2% 4%的氢氧化钠溶液或质量分数1. 5% 4%的氢氧化钙溶液。
3.如权利要求1所述的一种水解动物血粉水泥发泡剂，其特征在于动物血粉是牛、 猪、马或羊的新鲜血烘干研磨后得到。
4.如权利要求1所述的一种水解动物血粉水泥发泡剂，其特征在于螯合剂为三价阳离子狗+3或Al+3的金属盐。
5.如权利要求1所述的一种水解动物血粉水泥发泡剂，其特征在于稳定剂为尿素或盐酸胍。
6.如权利要求1所述的一种水解动物血粉水泥发泡剂，其特征在于表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等烷基苯磺酸盐中的一种或两种。
7.权利要求1 6任何一项所述的水解动物血粉水泥发泡剂在制备轻质水泥方面的应用。
8.如权利要求7所述的水解动物血粉水泥发泡剂在制备轻质水泥方面的应用，其特征在于(1)首先将水、硅酸盐快硬水泥、粉煤灰和聚丙烯纤维预混合后进行水化，其中水、硅酸盐快硬性水泥、粉煤灰和聚丙烯纤维的质量比为80 100 110 150 20 40 0.05 0.5，混合搅拌均勻后制备得到混凝土浆料；(2)再将水解动物血粉水泥发泡剂用水稀释5 10倍体积，用高速搅拌机搅拌后形成均勻的泡沫，再将该泡沫与混凝土浆料混合后搅拌均勻，混凝土浆料与泡沫的质量比为 130 15 40，然后浇注到模具中，5 8小时后脱模，养护20 30天后得到轻质水泥。
全文摘要
本发明属于水泥制备技术领域，具体涉及一种以动物血粉作为原料的水泥发泡剂及其用于制备轻质水泥。其是在碱性溶液中，加入是碱性溶液重量3％～5％的动物血粉，搅拌4～8小时进行水解；然后调节反应体系至中性，停止水解，再经过离心或过滤弃去废渣，即得到发泡剂原液；调节发泡剂原液的pH为8～9，加入螯合剂、稳定剂、表面活性剂后搅拌，最后得到水解动物血粉水泥发泡剂。本发明制备的水泥发泡剂，其性能稳定、发泡倍数高、泌水率低，在高速搅拌下能产生平均直径在0.5mm～3mm独立气孔的泡沫，用该水泥发泡剂制作出的轻质水泥制品密度低、气孔封闭、不同密度、导热系数低、吸声率低、防火防水性好，并且不受条件限制，易于实施。
文档编号C04B38/02GK102432329SQ201110257129
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者单敏萍, 朱广山, 王艾菲, 郭明义 申请人:吉林大学