CN114525141B - 一种真空盒气泡法起泡剂、制备方法及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于起泡剂，具体涉及一种真空盒气泡法起泡剂、制备方法及使用方法。一种真空盒气泡法起泡剂，包括质量百分比的下述原料，月桂酸葡糖苷1％～30％；聚醚改性硅油1％～50％；三聚甘油单油酸酯0.1％～20％；山梨酸0.01％～10％；黄原胶0.01％～10％；蒸馏水40％～60％。本发明的显著效果是：起泡剂具有良好的起泡，消泡性能，检验灵敏度高，配合现有的检测方法能够检出超过10‑5Pa·m3/s的缺陷，工件上缺陷漏检概率低。
Description
技术领域
本发明属于起泡剂，具体涉及一种真空盒气泡法起泡剂、制备方法及使用方法。
背景技术
目前，我国核电建设已经进入高速发展期，为保障核电站安全运行，必须确保核电站各关键部件性能均达到技术要求。焊接是核电站建造过程中的重要施工方法，焊接接头的质量对核设施的建造和安装的可靠性有重要影响，直接影响到核电站的安全运行。无损检测是保障焊接质量的重要手段。为了检验焊缝是否存在穿透性缺陷，根据相应标准要求，要对核电站大型储罐，安全壳等重要部件焊缝进行真空盒泄漏检验，以保证焊接质量。在检验过程中，起泡剂是必须使用的消耗型材料。但目前的起泡剂多存在起泡不稳定的缺点，润湿性一般，在检测中容易形成漏检；起泡剂PH值不为中性，容易对检测试样产生腐蚀危害；起泡剂的制作中卤素含量较高；难以满足现有检测工艺对大型储罐、钢制安全壳等结构焊缝的真空盒气泡法检漏技术的标准要求，进而影响到工程建设整体进度。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种真空盒气泡法起泡剂、制备方法及使用方法。
本发明是这样实现的：一种真空盒气泡法起泡剂，包括质量百分比的下述原料，
| 序号 | 原料 | 重量百分比 |
| 1 | 月桂基葡糖苷 | 1％～30％ |
| 2 | 聚醚改性硅油 | 1％～50％ |
| 3 | 三聚甘油单油酸酯 | 0.1％～20％ |
| 4 | 山梨酸 | 0.01％～10％ |
| 5 | 黄原胶 | 0.01％～10％ |
| 6 | 蒸馏水 | 40％～60％ |
。
如上所述的一种真空盒气泡法起泡剂，其中，包括质量百分比的下述原料，
| 序号 | 原料 | 重量百分比 |
| 1 | 月桂基葡糖苷 | 5％ |
| 2 | 聚醚改性硅油 | 25％ |
| 3 | 三聚甘油单油酸酯 | 5％ |
| 4 | 山梨酸 | 1％ |
| 5 | 黄原胶 | 1％ |
| 6 | 蒸馏水 | 63％ |
。
如上所述的一种真空盒气泡法起泡剂，其中，包括质量百分比的下述原料，
| 序号 | 原料 | 重量百分比 |
| 1 | 月桂基葡糖苷 | 16％ |
| 2 | 聚醚改性硅油 | 40％ |
| 3 | 三聚甘油单油酸酯 | 3％ |
| 4 | 山梨酸 | 0.5％ |
| 5 | 黄原胶 | 0.5％ |
| 6 | 蒸馏水 | 40％ |
。
如上所述的一种真空盒气泡法起泡剂，其中，包括质量百分比的下述原料，
| 序号 | 原料 | 重量百分比 |
| 1 | 月桂基葡糖苷 | 20％ |
| 2 | 聚醚改性硅油 | 30％ |
| 3 | 三聚甘油单油酸酯 | 2％ |
| 4 | 山梨酸 | 0.8％ |
| 5 | 黄原胶 | 0.2％ |
| 6 | 蒸馏水 | 47％ |
。
如上所述的一种真空盒气泡法起泡剂，其中，包括质量百分比的下述原料，
| 序号 | 原料 | 重量百分比 |
| 1 | 月桂基葡糖苷 | 18％ |
| 2 | 聚醚改性硅油 | 35％ |
| 3 | 三聚甘油单油酸酯 | 1％ |
| 4 | 山梨酸 | 0.3％ |
| 5 | 黄原胶 | 0.7％ |
| 6 | 蒸馏水 | 45％ |
。
一种真空盒气泡法起泡剂的制备方法，其中，包括下述步骤：(1)将各原料按配比称取，依原料序号1-6的顺序相混，倾倒在一干净的容器内。
(2)对混合溶剂进行搅拌，直至所有混合试剂相融一起，并形成带泡沫乳浊液。
(3)将溶剂静置一段时间，并对其进行过滤，以滤去溶剂中的泡沫，并得到成品；
所述的步骤(1)的原料配比如下表所示，
| 序号 | 原料 | 重量百分比 |
| 1 | 月桂基葡糖苷 | 1％～30％ |
| 2 | 聚醚改性硅油 | 1％～50％ |
| 3 | 三聚甘油单油酸酯 | 0.1％～20％ |
| 4 | 山梨酸 | 0.01％～10％ |
| 5 | 黄原胶 | 0.01％～10％ |
| 6 | 蒸馏水 | 40％～60％ |
所述的步骤(3)的一段时间是指10小时-24小时。
一种真空盒气泡法起泡剂的使用方法，其中，将起泡剂刷涂在检测工件表面，并对其抽真空，若无气泡产生，则说明工件完好；若产生气泡，则气泡产生处存在缺陷。
本发明的显著效果是：1)起泡剂具有良好的起泡，消泡性能，检验灵敏度高，配合现有的检测方法能够检出超过10-5Pa·m3/s的缺陷，工件上缺陷漏检概率低。
2)起泡剂使用便利，易于应用在工程领域。
3)起泡剂性质稳定，在5℃～50℃之间均可稳定起泡。
4)研发的起泡剂氟和氯总含量不超过200ppm，硫含量不超过200ppm，起泡剂卤素元素低于标准要求，不会对使用人员产生影响，且酸碱度为中性，对检测试样不会产生腐蚀危害；起泡剂满足标准要求，可完成对不锈钢工件的检验。
5)起泡剂对工件润湿性能好、附着力好，可适应平、立、仰等部位检测操作。
6)与原有起泡剂相比，本发明起泡剂采用食品级原料配制，具有无毒、无刺激性，生物降解率高，环保安全等特点。
7)起泡剂易于清洗，对环境污染小。
具体实施方式
本发明原料选取原则：
起泡力：为了保证起泡剂的检出能力，本检漏起泡剂选取起泡力较强的表面活性剂来实现起泡作用，并利用多种原料复配以提高其性能。
PH值调节：为了对起泡剂的酸碱度进行控制，本检漏起泡剂尽可能选取PH接近中性的材料，并会对起泡剂的PH值进行调节，以控制起泡剂的PH值。
有害元素控制：为了对起泡剂进行有害元素控制，本检漏起泡剂选用的配制原料均无毒、无害、对皮肤无刺激，生物降解迅速彻底，对使用人员与生态环境均不会产生影响。
起泡剂的起泡性能与碳链长度有很大关系，一般碳链越长，对溶液的表面张力的降低越多，同时形成的表面膜强度也越大，泡沫越稳定。同时当分子中含有支链时，支链的相互作用，可以使得表面膜的强度更大，泡沫的气液界面更加稳定，因此也有利于提高泡沫的稳定性。根据表面活性剂协同作用的原理，将不同溶剂复配可以达到增效或取得原来单一溶剂所没有的效果。
自能量观点考虑，低表面张力对于泡沫的形成比较有利(就是说，生成总表面积相同的泡沫，可以少做功)。但是只有当表面膜有一定强度、能形成多面体的泡沫时，低表面张力才有助于泡沫的稳定。因此，根据现有条件，选用了月桂基葡糖苷作为起泡剂。
由特劳贝规则可知：在研究脂肪酸同系物的表面活性物质时发现，同一种溶质在低浓度时表面张力的降低效应和浓度成正比。不同的酸在浓度相同时，对于水的表面张力降低效应(表面活性)随碳链的增长而增加。每增加一个-CH2-，其表面张力降低效应平均可增加约3.2倍。
对于其他脂肪醇、胺、酯等也有类似的表面活性随碳氢链增长而增加的情况。当极性基一定时，正构烷基起泡剂溶液的表面张力随烷基中—CH2—基数增加而降低。因此选用聚醚改性硅油以降低溶剂表面张力。
因为根据Laplace公式，液膜的Plateau交界处与平面膜之间的压差与表面张力成正比；表面张力低则压差小，因而排液速度较慢，液膜变薄较慢，有利于稳定。泡沫中各个气泡相交处(一般是3个气泡相交)形成所谓Plateau交界(所示A处)。根据Laplace公式：
Δp ＝σ(1/r1+1/r2) (1)
式中，Δp为液面两边产生的压力差；r1,r2为体系的曲率半径；σ为表面张力。
可知，液膜中液体会自动地从高压处流往低压处，结果是液膜逐渐变薄，这就是泡沫的排液过程(另一种排液过程是液体因重力而下降，使膜变薄。但这仅在膜较厚时才有显著作用)。
在起泡剂原料中，为了增强液膜的厚度，添加三聚甘油单油酸酯以增加气泡的稳定性。
由于吸附层具有以下作用：
(1)由于吸附层的覆盖，膜中液体不易蒸发；
(2)活性剂亲水基团对水的吸引，使液膜中水的粘度增大，不易从双吸附层中流失，使液膜保持一定厚度；
(3)活性剂分子亲油基团之间的相互吸引会增高吸附层的强度；
(4)对于离子型活性剂，亲水基团在水中电离，活性剂离子端带有相同电荷的相互排斥，阻碍着液膜变薄。这些因素都有利于阻碍液膜变薄，使得泡沫稳定。
添加黄原胶以增高黏度，并在气泡外侧形成吸附层，以提高气泡寿命。
由于添加的各材料多为中型，少数偏碱性，因此选取山梨酸作为起泡剂PH值调节剂，并作为防腐剂，以保证起泡剂性能稳定。
各原料配比如下：
本发明提供的新型核电站真空盒气泡法检漏起泡剂的制备方法：(1)将各原料按配比称取，依①②③④⑤⑥顺序相混，倾倒在一干净的容器内。
(2)对混合溶剂进行搅拌，直至所有混合试剂相融一起，并形成带泡沫乳浊液。
(3)将溶剂静置一段时间，并对其进行过滤，以滤去溶剂中的泡沫，并得到成品。
本发明的使用方法在于将起泡剂刷涂在检测工件表面，并对其抽真空，若无气泡产生，则说明工件完好；若产生气泡，则气泡产生处存在缺陷。
本申请的创新点在于：
1)对比原有起泡剂的配方，本发明起泡剂配方采用食品级原料配制，具有无毒、安全、无刺激性，生物降解率高等特点。
2)本发明起泡剂成品氟和氯总含量不超过200ppm，硫含量不超过200ppm，且PH值为中性，对工件无腐蚀，满足不锈钢工件的检验需求。
3)本发明起泡剂检验灵敏度高，配合现有的检测方法能够检出超过10-5Pa·m3/s的缺陷。
4)本发明起泡剂配料易溶于水，成品使用后易于清洗，安全无害，对环境污染小。
下面给出一些具体的例子
将上述实施例1、2、3、4中的核电站真空盒气泡法检漏起泡剂原料按如下制备方法制备：
(1)将各原料按配比称取，并顺序相混，倾倒在一干净的容器内。
(2)对混合溶剂进行搅拌，直至所有混合试剂相融一起，并形成带泡沫乳浊液。
(3)将溶剂静置一段时间，并对其进行过滤，以滤去溶剂中的泡沫，并得到成品。
本发明的使用方法在于将起泡剂刷涂在检测工件表面，并对其抽真空，若无气泡产生，则说明工件完好。若产生气泡，则气泡产生处存在缺陷。
本发明起泡效果稳定，检验灵敏度高，起泡剂采用食品级原料配制，具有无毒、无刺激性，生物降解率高，环保安全，PH值为中性，对工件无腐蚀等特点，满足不锈钢工件的检验需求；起泡剂使用便利，对工件润湿性能好、附着力好，可适应平、立、仰等部位检测操作；性质稳定，使用后易于清洗，对环境污染小，特别适合用于现有检测工艺对大型储罐、钢制安全壳等结构焊缝的真空盒气泡法检漏技术。
Claims (4)
1.一种真空盒气泡法起泡剂，其特征在于，包括质量百分比的下述原料，月桂基葡糖苷：1％～30％；聚醚改性硅油：1％～50％；三聚甘油单油酸酯：0.1％～20％；山梨酸：0.01％～10％；黄原胶：0.01％～10％；蒸馏水：40％～60％。
2.如权利要求1所述的一种真空盒气泡法起泡剂，其特征在于：包括质量百分比的下述原料，
月桂基葡糖苷：16％；聚醚改性硅油：40％；三聚甘油单油酸酯：3％；山梨酸：0.5％；黄原胶：0.5％；蒸馏水：40％。
3.如权利要求1所述的一种真空盒气泡法起泡剂，其特征在于：包括质量百分比的下述原料，
月桂基葡糖苷：20％；聚醚改性硅油：30％；三聚甘油单油酸酯：2％；山梨酸：0.8％；黄原胶：0.2％；蒸馏水：47％。
4.如权利要求1所述的一种真空盒气泡法起泡剂，其特征在于：包括质量百分比的下述原料，
月桂基葡糖苷：18％；聚醚改性硅油：35％；三聚甘油单油酸酯：1％；山梨酸：0.3％；黄原胶：0.7％；蒸馏水：45％。
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