CN102911674A - 稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法 - Google Patents

稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法 Download PDF

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杜星
方伟
陈欢
李远兵
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Abstract

本发明具体涉及一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。其技术方案是：在15~25℃条件下，先以20~50wt%的主剂、20~50wt%的助剂和20~50wt%的稳泡剂为原料，再加入上述原料质量的10~20倍的去离子水，搅拌5~15min，制得稳定的多层膜结构泡沫剂。其中：主剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种；助剂为十二醇、聚乙二醇、十六醇、十八醇和聚桂醇中的一种；稳泡剂为羧甲基纤维素钠、明胶、羧甲基淀粉钠、阿拉伯树脂胶和羟乙基纤维素中的一种。本发明具有方法简单、操作方便和制备时间短的特点，所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂的尺寸较小、分布均匀、发泡充分和稳定性好。

Description

稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法
技术领域
本发明属于轻质耐火材料用泡沫剂技术领域，具体涉及一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。
背景技术
目前制备多孔轻质隔热材料方法主要有泡沫法、燃尽物加入法、溶胶凝胶法、气体发生法、自蔓延高温合成法、凝胶注模法和多孔原料法等。这些制备方法大多数制备的是开口气孔，应用范围有限，在轻质隔热材料中起不到很好的保温效果，而且在制备过程中成本高、对环境有污染和不易于控制。泡沫法通常是用机械方法将泡沫剂溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到加有外加剂组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型和养护，制备成的一种内部含有大量封闭气孔的“密孔”微孔轻质材料，被认为是最具前景的方法。
泡沫法的关键在于泡沫剂的性能。而用于轻质保温材料的泡沫必须具有足够的稳定性。但泡沫因其具有非常大的表面自由能，是热力学上的不稳定体系，故会逐渐衰变。为了提高泡沫稳定性，国内外学者进行了大量的研究，制备泡沫的方式也很多，主要有振荡法、倾泻法、搅拌法、气流法，其中振荡法、倾泻法和气流法都有操作不方便、复杂的缺陷，结果均不甚理想。
目前用于轻质耐火材料领域的泡沫剂大都采用十二烷基硫酸钠为主剂，用松香皂复配改性制得，所制得的泡沫尺寸很大，分布不均与，很不稳定性。而目前制备泡沫的方式也很多，主要有振荡法、倾泻法、搅拌法和气流法，其中振荡法、倾泻法和气流法都存在操作不方便和操作复杂的缺点。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种简单、方便和快速的稳定的多层膜结构泡沫剂的制备方法，所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂的尺寸较小、分布均匀和稳定性好。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在15~25℃条件下，先以20~50wt%的主剂、20~50wt%的助剂和20~50wt%的稳泡剂为原料，再加入所述原料质量的10~20倍的去离子水，搅拌5~15min，制得稳定的多层膜结构泡沫剂。
所述主剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
所述助剂为十二醇、聚乙二醇、十六醇、十八醇和聚桂醇中的一种。
所述稳泡剂为羧甲基纤维素钠、明胶、羧甲基淀粉钠、阿拉伯树脂胶和羟乙基纤维素中的一种。
所述搅拌的转速为800~2000r/min。
由于采用上述技术方案，本发明采用表面活性剂作为主剂，加入稳泡剂和助剂对其进行改性复配，制得了稳定的多层膜结构泡沫剂，发泡性能优良。
本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：
1、本发明的研究表明：泡沫的稳定性主要取决于液膜中液体析出的速度和泡沫中气体的透过速率，故本发明采用羧甲基纤维素钠、明胶、羧甲基淀粉钠、阿拉伯树脂胶和羟乙基纤维素中任一种作为稳泡剂，提高了液相粘度，减缓了泡沫的排液速率，从而提高了泡沫的稳定性。
2、由于本发明采用十二醇、聚乙二醇、十六醇、十八醇和聚桂醇中任一种作为助剂，能与活性剂分子间隔排列，减少了活性剂分子之间的排斥力，提高了液膜的质量，减小了泡沫的透气性。所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂经检测：发泡倍数为5.5~8.0；1h泌水量0~4mL，1h坍塌量0~6mL；2h泌水量1~7mL，2h坍塌量2~12mL，从而进一步提高了泡沫的稳定性。
3、由于本发明加入的稳泡剂和助剂都是两性高分子聚合物，都带有亲水基团和憎水基团，他们的加入会在溶液中通过分子自组装形成稳定的多层膜结构泡沫剂。
4、由于本发明采用的是搅拌法制备泡沫，与振荡法、倾泻法和气流法相比，搅拌法不仅具有方法简单、操作方便和制备快速的优点，还能使泡沫剂充分发泡，得到的泡沫尺寸较小，分布均匀。
因此，本发明具有方法简单、操作方便和制备时间短的特点，所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂的尺寸较小、分布均匀、发泡充分和稳定性好。
附图说明
图1为本发明所制备的一种稳定的多层膜结构泡沫剂的显微结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。在15~25℃条件下，先以20~30wt%的主剂、30~40wt%的助剂和40~50wt%的稳泡剂为原料，再加入所述原料质量的10~15倍的去离子水，搅拌5~10min，搅拌转速为800~1000r/min。制得稳定的多层膜结构泡沫剂。
本实施例中：主剂为十二烷基硫酸钠；助剂为十二醇；稳泡剂为羧甲基纤维素钠。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为5.5~6.5；1h泌水量0~1mL，1h坍塌量0~2mL；2h泌水量2~4mL，2h坍塌量5~6mL。
实施例2
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例1。
本实施例中：主剂为十二烷基苯磺酸钠；助剂为聚乙二醇；稳泡剂为明胶。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为5.5~6.5；1h泌水量0~2mL，1h坍塌量0~3mL；2h泌水量3~5mL，2h坍塌量6~8mL。
实施例3
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例1。
本实施例中：主剂为十二烷基磺酸钠；助剂为十六醇；稳泡剂为羧甲基淀粉钠。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为5.5~7.0；1h泌水量0~0.5mL ，1h坍塌量0~1mL；2h泌水量1~2mL ，2h坍塌量2~4mL。
实施例4
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例1。
本实施例中：主剂为烷基酚聚氧乙烯醚；助剂为十八醇；稳泡剂为阿拉伯树脂胶。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为6.0~7.0；1h泌水量1~3mL，1h坍塌量1~4mL；2h泌水量4~6mL ，2h坍塌量7~10mL。
实施例5
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例1。
本实施例中：主剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；助剂为聚桂醇；稳泡剂为羟乙基纤维素。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为5.5~6.5；1h泌水量0~2mL ，1h坍塌量0~2mL；2h泌水量3~5mL ，2h坍塌量4~6mL。
实施例6
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。在15~25℃条件下，先以30~40wt%的主剂、40~50wt%的助剂和20~30wt%的稳泡剂为原料，再加入所述原料质量的15~20倍的去离子水，搅拌10~15min，搅拌转速为1000~1500r/min。制得稳定的多层膜结构泡沫剂。
本实施例中：主剂为十二烷基硫酸钠；助剂为聚乙二醇；稳泡剂为羧甲基淀粉钠。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为7.0~8.0；1h泌水量1~2mL，1h坍塌量1~4mL；2h泌水量3~6mL，2h坍塌量6~8mL。
实施例7
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例6。
本实施例中：主剂为十二烷基苯磺酸钠；助剂为十六醇；稳泡剂为阿拉伯树脂胶。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为6.5~7.5；1h泌水量1~3mL，1h坍塌量1~5mL；2h泌水量4~6mL，2h坍塌量8~10mL。
实施例8
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例6。
本实施例中：主剂为十二烷基磺酸钠；助剂为十八醇；稳泡剂为羟乙基纤维素。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为7.0~7.5；1h泌水量1~2mL，1h坍塌量1~4mL；2h泌水量3~5mL，2h坍塌量6~8mL。
实施例9
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例6。
本实施例中：主剂为烷基酚聚氧乙烯醚；助剂为聚桂醇；稳泡剂为羧甲基纤维素钠。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为6.5~7.0；1h泌水量2~4mL，1h坍塌量3~6mL；2h泌水量5~7mL，2h坍塌量8~11mL。
实施例10
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例6。
本实施例中：主剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；助剂为十二醇；稳泡剂为明胶。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为6.5~7.5；1h泌水量1~4mL，1h坍塌量3~6mL；2h泌水量5~7mL，2h坍塌量8~12mL。
实施例11
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。在15~25℃条件下，先以40~50wt%的主剂、20~30wt%的助剂和30~40wt%的稳泡剂为原料，再加入所述原料质量的12~18倍的去离子水，搅拌8~13min，搅拌转速为1500~2000r/min。制得稳定的多层膜结构泡沫剂。
本实施例中：主剂为十二烷基硫酸钠；助剂为聚桂醇；稳泡剂为阿拉伯树脂胶。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为6.5~7.5；1h泌水量0~1mL，1h坍塌量0~2mL；2h泌水量2~3m ，2h坍塌量3~5mL。
实施例12
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例11。
本实施例中：主剂为十二烷基苯磺酸钠；助剂为十二醇；稳泡剂为羟乙基纤维素。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为7.5~8.0；1h泌水量0~2mL，1h坍塌量0~4mL；2h泌水量4~6mL，2h坍塌量6~10mL。
实施例13
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例11。
本实施例中：主剂为十二烷基磺酸钠；助剂为聚乙二醇；稳泡剂为羧甲基纤维素钠。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为6.0~7.0；1h泌水量0~1mL，1h坍塌量0~2mL；2h泌水量2~3mL，2h坍塌量3~4mL。
实施例14
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例11。
本实施例中：主剂为烷基酚聚氧乙烯醚；助剂为十六醇；稳泡剂为明胶。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为7.5~8.0；1h泌水量1~2mL，1h坍塌量1~4mL；2h泌水量4~6mL，2h坍塌量4~8mL。
实施例15
一种稳定的多层膜结构泡沫剂及其制备方法。除下述原料外，其余同实施例11。
本实施例中：主剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；助剂为十八醇；稳泡剂为羧甲基淀粉钠。
本实施例所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂，经检测：发泡倍数为7.0~7.5；1h泌水量0~1mL，1h坍塌量0~4mL；2h泌水量2~4mL，2h坍塌量5~8mL。
本具体实施方式采用表面活性剂作为主剂，加入稳泡剂和助剂对其进行改性复配，制得了稳定的多层膜结构泡沫剂，发泡性能优良。
本具体实施方式与现有技术相比，具有如下积极效果：
1、本具体实施方式的研究表明：泡沫的稳定性主要取决于液膜中液体析出的速度和泡沫中气体的透过速率，故本具体实施方式采用羧甲基纤维素钠、明胶、羧甲基淀粉钠、阿拉伯树脂胶和羟乙基纤维素中任一种作为稳泡剂，提高了液相粘度，减缓了泡沫的排液速率，从而提高了泡沫的稳定性。
2、由于本具体实施方式采用十二醇、聚乙二醇、十六醇、十八醇和聚桂醇中的任一种作为助剂，能与活性剂分子间隔排列，减少了活性剂分子之间的排斥力，提高了液膜的质量，减小了泡沫的透气性。所制备稳定的多层膜结构泡沫剂经检测：发泡倍数为5.5~8.0；1h泌水量0~4mL，1h坍塌量0~6mL；2h泌水量1~7mL，2h坍塌量2~12mL，从而进一步提高了泡沫的稳定性。
3、由于本具体实施方式加入的稳泡剂和助剂都是两性高分子聚合物，都带有亲水基团和憎水基团，他们的加入会在溶液中通过分子自组装形成的稳定的多层膜结构泡沫剂如图1所示具有多层膜结构。
4、由于本具体实施方式采用的是搅拌法制备泡沫，与振荡法、倾泻法和气流法相比，搅拌法具有方法简单、操作方便和制备快速的优点，能使泡沫剂充分发泡，得到的泡沫尺寸较小和分布均匀。
因此，本具体实施方式具有方法简单、操作方便和制备时间短的特点，所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂的尺寸较小、分布均匀、发泡充分和稳定性好。

Claims (6)

1.一种稳定的多层膜结构泡沫剂的制备方法，其特征在于在15~25℃条件下，先以20~50wt%的主剂、20~50wt%的助剂和20~50wt%的稳泡剂为原料，再加入所述原料质量的10~20倍的去离子水，搅拌5~15min，制得稳定的多层膜结构泡沫剂。
2.根据权利要求1所述的稳定的多层膜结构泡沫剂的制备方法，其特征在于所述主剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
3.根据权利要求1所述的稳定的多层膜结构泡沫剂的制备方法，其特征在于所述助剂为十二醇、聚乙二醇、十六醇、十八醇和聚桂醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的稳定的多层膜结构泡沫剂的制备方法，其特征在于所述稳泡剂为羧甲基纤维素钠、明胶、羧甲基淀粉钠、阿拉伯树脂胶和羟乙基纤维素中的一种。
5.根据权利要求1所述的稳定的多层膜结构泡沫剂的制备方法，其特征在于所述搅拌的转速为800~2000r/min。
6.根据权利要求1~5项中任一项所述的稳定的多层膜结构泡沫剂的制备方法所制备的稳定的多层膜结构泡沫剂。
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