CN104725070B - 一种毛发水泥发泡剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动物蛋白基水泥发泡剂，加入水、牛毛、亚硫酸氢钠在80‑95℃恒温水浴中预处理1‑2h，抽滤,取所得固体物再加入水、碱在80‑95℃下水解5‑7h，抽滤离心，所得水解液；添加适量C保持pH中性，在此条件下制得动物蛋白基水泥发泡剂基液；在基液中添加适量不同种类：稳泡组分、增强组分，均匀混合，制得动物蛋白基水泥发泡剂。所得发泡剂发泡能力强、泡沫细腻均匀、稳定性高、价格便宜，原料易得，并拓宽了制革固废资源化利用途径，若得以推广应用，可较好地解决制革行业固废回收利用问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白基水泥发泡剂，特别涉及一种动物蛋白水泥发泡剂及其制备方法。
背景技术
水泥发泡剂是针对水泥的特性及技术要求研发的,它除了具备大泡沫生成能力，还需特别注重泡沫的稳定性、细腻性，以及泡沫和水泥等胶凝材料的适应性等。由于水泥发泡剂的掺入能使水泥轻质化和保温、隔热，并且补偿收缩和张拉钢筋产生预应力，以及充分填充水泥间隙，因此在非承重墙体、房面保温层等建筑行业，以及化工热力管道的保温隔热等领域都有着广泛的应用。
水泥发泡剂目前己经发展到第四代, 发泡剂也逐渐由单一成分向多元成分复合发展。水泥发泡剂可以分为表面活性剂类发泡剂、合成类发泡剂、蛋白质类发泡剂、蛋白质/表面活性剂复合型发泡剂。综合发泡剂研究现状，科研工作者主要通过无机盐、表面活性剂等复配来改善发泡剂的某项单一性能，因而治标不治本，且所用表面活性剂生产成本高。
随着制革工业快速的发展，制革固体废弃物的总量也在与日俱增。把废弃牛毛水解进而提取角蛋白蛋白或其它深加工。如果能建立可行的研究工艺利用角蛋白，一方面有利于保护环境，另一方面又可取得好的经济效益。由于再回收的牛毛，显色较深且经过强碱处理，已无法应用在如美容类的高端精细化学品行业，也很难再在纺织、制毡工业方面得到应用。由此看来，如何高效资源化利用这些废弃牛毛也是当下难题之一，但这种天然蛋白质类材料,因具有较稳定的热力学稳定性和生物降解性，恰恰成为环保型材料的研究热点。
制革固体废物综合利用成为制革行业节能环保战略性新兴产业的重要组成部分，也是解决制革工业固体废物不当处置与堆存所带来的环境污染和安全隐患的治本之策。与此同时提高制革工业固体废物综合利用率，对落实、细化、完成《工业转型升级规划（2011-2015年）》中“工业固体废物综合利用率72%”的指标也起到一定作用。也为实现制革行业污染治理的良性循环，基本实现绿色制革的目标做出贡献。
发明内容
本发明旨在提供一种动物蛋白水泥发泡剂及其制备方法，通过将牛毛预处理、水解，再利用其角蛋白内基团与稳泡组分和发泡组分复配，制得一种动物蛋白水泥发泡剂。
本发明采用以下技术方案：
一种毛发水泥发泡剂的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）、向容器中加入以下重量配比的原料：水60~70份、毛发4~6份、亚硫酸氢钠0.5~2.0份、二巯基丙烷磺酸钠0.2~0.7重量份和8-羟基喹啉3.2~4.2重量份，在80-95℃恒温水浴中反应1-2h，抽滤，得固体物A；
（2）、向步骤（1）所得固体物A中添加35-50重量份的组分C，混合均匀，得蛋白水泥发泡剂基液B；
（3）、向步骤（2）所得蛋白水泥发泡剂基液B中添加稳泡组分D为 0.5-2.0重量份、增强组分E 为0.3-1.0重量份、增强组分F 为0.3-1.0重量份和1,8-二羟基-3-羧基蒽醌0.6-2.1重量份，混合均匀，得毛发水泥发泡剂；
所述的组分C为水、浓度40%的硫酸、浓度20%的氢氧化钠中的任意一种；
所述的稳泡组分D为阿拉伯树胶粉、三乙醇胺、明胶、十二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的任意一种；
所述的增强组分E为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基醚硫酸钠的任意一种；
所述的增强组分F为十二烷基醇醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠的任意一种。
所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的任意一种。
所述的毛发优选牛毛。
本发明的积极效果在于：
（1）、本发明方法可以利用作为制革废弃下脚料的动物毛发制备蛋白基水泥发泡剂，若得以推广应用不仅可以有效地解决制革废弃物的环境污染问题，而且还可降低水泥发泡剂的生产成本。
（2）、本发明选用亚硫酸氢钠、所述的碱等常见的化学品为水解试剂，价格低廉，能有效控制成本。
（3）、本发明所得蛋白基水泥发泡剂发泡效果好，泡沫细腻均匀，稳定性高。
（4）、二巯基丙烷磺酸钠和8-羟基喹啉增强亚硫酸氢钠的水解作用，并是蛋白在发泡中稳定持久。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
（1）、向250ml三口瓶中加入以下重量配比的原料：水60g、牛毛4（烘干剪碎）、亚硫酸氢钠0.5g、二巯基丙烷磺酸钠0.2g和8-羟基喹啉3.2-g，在80℃恒温水浴中反应1h，抽滤，得固体物A；
（2）、向步骤（1）所得固体物A中添加35g水，混合均匀，得蛋白水泥发泡剂基液；
（3）、向步骤（2）所得蛋白水泥发泡剂基液中添加阿拉伯树胶粉 0.5g、十二烷基磺酸钠0.3g、十二烷基醇醚硫酸钠0.3g和1,8-二羟基-3-羧基蒽醌0.6g，常温均匀混拌60min，得毛发水泥发泡剂。
实施例2
（1）、向250ml三口瓶中加入以下重量配比的原料：水70g、牛毛6g（绝干剪碎）、亚硫酸氢钠2.0g、二巯基丙烷磺酸钠0.7g和8-羟基喹啉4.2g，95℃恒温水浴中反应2h，抽滤，得固体物A；
（2）、向固体物A中添加50g质量分数为40%的硫酸溶液，混合均匀，得蛋白水泥发泡剂基液；
（3）、向步骤（2）所得蛋白水泥发泡剂基液中添加三乙醇胺2.0g、十二烷基苯磺酸钠1.0g、十二烷基聚氧乙醚硫酸钠1.0g和1,8-二羟基-3-羧基蒽醌2.1g，常温混合搅拌60min，得毛发水泥发泡剂。
实施例3
（1）、向250ml三口瓶中加入以下重量配比的原料：水65g、牛毛5g、亚硫酸氢钠1.25g、二巯基丙烷磺酸钠0.45g和8-羟基喹啉3.7g，在88℃恒温水浴中反应1.5h，抽滤，得固体物A；
（2）、向步骤（1）所得固体物A中添加20%的氢氧化钠42.5g，混合均匀，得蛋白水泥发泡剂基液；
（3）、向步骤（2）所得蛋白水泥发泡剂基液中添加明胶1.25g、十二烷基硫酸钠0.65g、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠0.65g和1,8-二羟基-3-羧基蒽醌1.4g，常温混合搅拌60min，得毛发水泥发泡剂。
实施例4
（1）、向250ml三口瓶中加入以下重量配比的原料：水70g、牛毛6g（绝干剪碎）、亚硫酸氢钠2.0g、二巯基丙烷磺酸钠0.7g和8-羟基喹啉4.2g，95℃恒温水浴中反应2h，抽滤，得固体物A；
（2）、向步骤（1）所得固体物A中添加35g水，混合均匀，得蛋白水泥发泡剂基液；
（3）、向步骤（2）所得蛋白水泥发泡剂基液中添加聚乙烯醇0.5g、十二烷基磺酸钠0.3g、十二烷基醇醚硫酸钠0.3g、1,8-二羟基-3-羧基蒽醌0.6g和醋酸卡泊芬净0.6g常温均匀混拌60min，得毛发水泥发泡剂。
实施例5
（1）、向250ml三口瓶中加入以下重量配比的原料：水60g、牛毛4（烘干剪碎）、亚硫酸氢钠0.5g、二巯基丙烷磺酸钠0.2g和8-羟基喹啉3.2-g，在80℃恒温水浴中反应1h，抽滤，得固体物A；
（2）、向步骤（1）所得固体物A中添加50g质量分数为40%的硫酸溶液，混合均匀，得蛋白水泥发泡剂基液；
（3）、向步骤（2）所得蛋白水泥发泡剂基液中添加羧甲基纤维素2.0g、十二烷基醚硫酸钠1.0g、十二烷基聚氧乙醚硫酸钠1.0g和1,8-二羟基-3-羧基蒽醌2.1g，常温混合搅拌60min，得毛发水泥发泡剂。
实施例1~5发泡性能测试如下：
本实验对实施例获取的蛋白及水泥发泡剂进行起泡性能对比测试，采取实验室常用的搅拌法对发泡剂的起泡高度、稳泡时间、半衰期、泡沫泌水率、沉陷距等性能测试。
试验方法：
起泡高度、稳泡时间和半衰期的测定方法：将以试验例各种配方获得的发泡剂溶液100ml放进1000ml高型烧杯中，烧杯上刻有体积，在3000r/min的转速下搅拌1min进行发泡，测量泡沫体积。当发泡液高度减少为初始泡沫的一半时记录的时间为半衰期，泡沫体积还剩100ml时，认为泡沫消失，记录稳泡时间。
泡沫泌水率的测定方法：首先用高速搅拌法制取泡沫，盛取泡沫装满量筒，立即刮平量筒，使泡沫与筒口平齐，拭擦干净量筒外壁，按下秒表计时开始，并称取泡沫净重M1,精确至0.1g；将称量后的泡沫静置在无风处，0.5h后记录量筒底端泌水液面刻度V1，泌水率按下式计算：
α=【V1Ρ/M1】×100%，
其中：Ρ为发泡液密度，取1g/cm3，
泌水率精确至0.1%，以0.5h时的泌水率作为发泡剂的标准泌水率。
泡沫沉陷距的测定方法：取内径为6cm,高9cm的容器（250ml烧杯），盛满新生成的泡沫，刮平表面，在泡沫上复纸一张，放在平静无风处，40min后量取泡沫沉陷距。
表1本发明实施1-5例产品的外观及应用性能
| 产品编号 | 起泡高度/mm | 稳泡时间/h | 半衰期/h | 0.5h 泡沫泌水率 | 1.0h沉陷距/mm | 外观 | 毒性 |
| 实例1 | 52 | 42.3 | 15.7 | 12.8% | 1 | 浅黄色 | 无毒 |
| 实例2 | 58 | 71.2 | 33.5 | 11.9% | 1 | 浅黄色 | 无毒 |
| 实例3 | 54 | 54.1 | 22.3 | 13.9% | 1 | 浅黄色 | 无毒 |
| 实例4 | 56 | 64.2 | 22.5 | 14.2% | 1 | 浅黄色 | 无毒 |
| 实例5 | 54 | 58.9 | 273 | 15.3 | 1 | 浅黄色 | 无毒 |
本发明所述的毛发包括：牛、猪、羊等动物毛以及人发。
Claims (2)
1.一种毛发水泥发泡剂的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）、向容器中加入以下重量配比的原料：水60~70份、毛发4~6份、亚硫酸氢钠0.5~2.0份、二巯基丙烷磺酸钠0.2~0.7重量份和8-羟基喹啉3.2~4.2重量份，在80-95℃恒温水浴中反应1-2h，抽滤，得固体物A；
（2）、向步骤（1）所得固体物A中添加35-50重量份的组分C，混合均匀，得蛋白水泥发泡剂基液B；
（3）、向步骤（2）所得蛋白水泥发泡剂基液B中添加稳泡组分D为 0.5-2.0重量份、增强组分E 为0.3-1.0重量份、增强组分F 为0.3-1.0重量份和1,8-二羟基-3-羧基蒽醌0.6-2.1重量份，混合均匀，得毛发水泥发泡剂；
所述的组分C为水、浓度40%的硫酸、浓度20%的氢氧化钠中的任意一种；
所述的稳泡组分D为阿拉伯树胶粉、三乙醇胺、明胶、十二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的任意一种；
所述的增强组分E为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基醚硫酸钠的任意一种；
所述的增强组分F为十二烷基醇醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠的任意一种。
2.如权利要求1所述的一种毛发水泥发泡剂的制备方法，其特征在于，所述的毛发为牛毛。
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