发泡剂文献综述

发泡剂与石膏保温材料文献综述

1发泡剂作用机理

泡沫是气体在液体介质中形成的多相分散体系。由于液气两相密度差大,液体中的气泡通常很快就上升到液面形成泡沫,因此泡沫就是由液膜隔开的气泡聚集物。泡沫是不稳定体系。经过大量实验,纯液体不能形成稳定持久的泡沫,必须有表面活性剂或其它起泡剂的存在,才能得到稳定性较好的泡沫。我们实验中所形成的泡沫是在强力搅拌作用下出现的,在搅拌过程中,气泡间会运动、合并增大以至破裂而消失。而各种泡沫剂的作用就是使产生的泡沫由不稳定体系变成稳定体系。因为它被吸附在气泡表面,使气泡形成双分子膜结构。这是气泡稳定分布的因素之一。

此外还加入了新型稳泡剂,它属于阴离子表面活性物质,当掺入料浆后,可被吸附在气泡表面,使气泡形成的双分子膜结构更加稳固,这也是气泡稳定分布的重要因素。再者由于泡沫剂在气泡水膜上的定向分布,降低了水膜的表面张力而增加其稳定性;气泡膜外表面呈疏水层。因而对气泡起稳定和分散作用。还有些引气剂能与Ca2+形成难溶物也沉积于气泡的外表面,因而增加了泡的厚度和强度,同样有利于气泡的稳定存在。

2发泡剂用在石膏保温材研究

柳华实、葛曷一等人以建筑石膏为原料,采用松香类复合发泡剂发泡制成石膏保温材料。对石膏保温材料的成型工艺进行了较深入的探讨,并系统研究了各种外加剂对其性能的影响,利用汞压力测孔仪分析了石膏保温材料内部的孔隙率和孔径分布。研究表明,在稳泡剂的辅助作用下,发泡剂可对石膏浆体起到良好的引气作用。

发泡剂:由松香、骨胶、NaOH及水按一定比例配制而成的发泡剂。将按配比称量的发泡剂及助剂等溶解于定量拌合水中,充分电搅拌,待有丰富的泡沫后,将称好的石膏等固体粉末混合均匀,再倒入配好的水液中搅拌均匀,然后浇注成型,约1~2 h后,即可模,自然干燥。

实验结果表明,加入发泡剂后,样品的表观容重有较为明显的减小,抗折、抗压强度都有所降低。显然样品的内部结构变得疏松,气体填充内部,形成一个多孔状的石膏浆体,因此孔隙率及孔径的分布状况也是一个十分重要的结构因素。一般认为,发泡剂量的增大,孔隙率和孔径的尺寸都增大;孔隙率愈小,孔径愈小。

另外,孔隙率和孔径还与成型条件有关。一般情况下,制品的强度和抗水性都会随孔隙率的增加而降低,材料的保温性能会随孔隙率的增加而提高。但是在相同的孔隙率条件下,孔径尺寸愈小,材料的强度、抗水性、保温性会同时提高。这

就是理想的细小、闭孔发泡状态。为了便于更好的观察石膏的结构变化,我们可以通过汞压力测孔仪测试不同成型条件下试样的孔径大小以及孔隙分布。

由汞压力测孔仪所测得的孔径分布柱状曲线可以清楚的看出不同成型条件下的试样的孔隙率和孔径分布的差别。空白试样,其总的孔隙率为0·2232cc/g,孔径主要分布在100~2 000 nm之间;成型条件为手搅拌时试样总的孔隙率为的14·347 7 cc/g,孔径主要分布在4000~200000nm之间;成型条件为电搅拌时试样总的孔隙率为28·176 0 cc/g,孔径主要分布在20000~100000nm之间。

由以上的分析,我们明显可以看出,加不加发泡剂对石膏泡沫的形成影响很大,既影响气孔的数量又影响气孔的分布。空白试样的孔隙率很低,每克只有0·232mL,且大多孔径都很小,起不到保温隔热效果。而掺加1%的发泡剂后,孔隙率就达到每克14~28 mL,孔隙率提高了100倍左右。由此看出发泡剂的发泡作用是非常显著的。

经电搅拌的石膏试样泡沫丰富,总的孔隙率是手搅拌试样的孔隙率的2倍,且孔径大小较均匀,分布也集中,保温隔热效果好。经手搅拌的石膏试样孔径分布范围较大,从4000~200000nm,气孔大小不一,而大的气孔又容易破裂形成通孔,影响材料的保温隔热性能。所以为了达到保温隔热的目的,我们应该在石膏原料中加适量的发泡剂,而且采用强力电搅拌完成工艺过程。

3石膏保温材料概述

所使用的建筑石膏性能须达到初凝时间>7 min,终凝时间<40 min,两小时湿抗折强度≥2.5 MPa,抗压强度≥6 MPa。

3.1轻骨料玻珠

玻化微珠也称玻珠。它是由一定粒径的岩砂通过加热达到特定温度后,自内到外均匀膨胀形成内部呈完整多孔蜂窝状结构,表面有一定强度的完整外壳的无机小颗粒材料、质地轻、导热系数好,常温一般为0.038 W/m·K～0.045 W/m·K,松散容重为100 kg/m3~120 kg/m3,耐高温不燃,其熔点高于1450℃、不变形、热稳定性和耐候性突出。

玻化微珠石膏保温材料,其拌和用水量在90%～110%之间,用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm三联试模制的试件、干抗压强度<2.0 MPa;干密度<330 kg/m3、导热系数<0.068。

产品特性

采用工业副产建设石膏与玻化微珠双优组合,即保持了石膏固有的特性、又增加了保温隔热效果,其均质性好、不易变形、材性收缩率小;彻底改变了原普通膨胀珍珠岩保温材料,在料浆拌和时亏方现象严重(达25%以上),吸水率大,保温层不易干燥;易造成热桥、能量散失快、强度低、保温效果差,工程表面易产生空鼓、开裂现象、使用寿命不长等缺陷,同时又弥补了聚苯颗粒有机材料防火性能差、遇高温产生有害气体和耐老化性能低,施工时反弹性大等缺陷,提高完善了保温材料的综合性能。

其优点如下:

a.具有良好的和易性、施工简单、操作方便、料浆水化充分、粘结性好,能与被保温墙体融为一体。

b.工程质量好,有较好的强度而不收缩、不空鼓、不开裂、无气味。

c.凝结硬化快,保温层抹完后第二天就可进行保护层的施工,缩短施工工期、提高工作效率、加快工程进度。

d.其水化速度不因气候温度较低而明显减慢,只要在不结冰的环境下就可施工,即可早强快硬;是低温室内施工的首选材料。

e.其物理性能稳定,在料浆水化开始到全部完成,固化期间体积基本不变,因此保温层不会因收缩而产生开裂。

f.石膏硬化体本身导热系数一般在0.28 W/m·K左右,其保温隔热能力在相同厚度条件下近红砖的2倍,混凝土的3倍,与玻化微珠配制的保温材料性能更优,导热系数可达0.065 W/m·K。

g.石膏保温墙体中的微孔结构有利于保温层自身干燥,从而也可使多孔墙体在施工后内部含水率减少、有利于墙体长期稳定。

h.石膏保温硬化体有无数个微小的蜂窝状呼吸孔结构,有可调节室内湿度的功能,当室内环境湿度较大时,呼吸孔自动吸湿,在相反条件下,又能释放出储存水分。这样反复循环,巧妙地将室内湿度控制在相应的范围内,为居住者创造了良好舒适的生活环境,这是在建筑材料中唯一的石膏硬化体独有特性。

i.石膏硬化体中结晶水的含量占整个分子量的20%,当遇到火灾时,首先是石膏硬化体中的游离水的蒸发,再就是结晶水的分解,直到两个结晶水全部分解后,温度才能在此基础上继续升高。在其分解过程中一方面吸收大量的热量,另一方面会产生大量的水蒸气,对火焰的蔓延起着阻隔的作用。根据有关试验报道,二水硫酸钙中结晶水的分解速度为每6 mm厚需要15 min,以36 mm厚的石膏保温层计算,其分解时间需1 h以上,在此期间室内墙体尚未受到破坏,可为火灾中人员的逃生赢的宝贵时间,同时减少了火灾对建筑物的危害损失。

j.石膏玻珠保温层直接代替水泥砂浆抹灰层,不占室内空间,工程造价又不会付出太多,就可得到居住舒适的良好环境,又可得到无空鼓、无裂纹的优质墙体墙面。

应用范围

利用工业副产石膏复合玻化微珠轻骨制造的保温型粉刷石膏像,不但可使用于外墙内保温,外墙外保温复合外墙内补充保温体系及楼梯间、封闭式阳台保温;干挂石材的保温填充等,使用最广最多的应是内隔墙,分户墙双面保温效果最佳、施工最快、节能环保、不空鼓、不开裂的好材料,是工业副产石膏变废为宝的又一途径。

3.2聚乙烯泡沫塑料(PEF)

PEF具有柔软、弹性好、不吸水、耐化学腐蚀性好、耐老化等特点。PEF在建筑物的屋面、墙体、防震、变形缝等处的应用有其独特的优点,特点如下:

(1)隔热保温性能好。

(2)有一定机械强度,切割、粘合方便,施工性能较好。

(3)使用温度低,属于可燃材料,不宜在较高防火条件下使用。

3.3 膨胀珍珠岩

膨胀珍珠岩是一种质优、价廉的保温材料。近年来,开发应用了憎水珍珠岩制品,珍珠岩砂浆等,加之各种砌块、板材的广泛采用,使其建筑应用率达70%以

上,在建筑保温领域广为使用。由于我国珍珠岩资源丰富,生产投资少、见效快,很适合国情,预计到本世纪末,膨胀珍珠岩仍是建筑保温材料中占主导地位的品种。其种类有:(1)改进型憎水珍珠岩制品。(2)珍珠岩保温夹心板。

结论

(1)在稳泡剂的辅助作用下,发泡剂可对石膏浆体起到良好的引气作用。发泡剂掺量为1%时,发泡体表观容重为950 kg/m3,气泡多为封闭型,具有良好的保温隔热性能。

(2)石膏保温墙体材料可在常温、常压下制成,其具有质轻,强度高,保温隔热性能好,防火等特点,可广泛用于各类建筑的内隔墙等场合。

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