加气混凝生产工艺及应用.doc

加气混凝土生产工艺中表面活性和稳泡剂的作用httpwwwyutonghacn目前蒸压加气混凝土设备生产中有些厂使用表面活性剂作外加剂品种和种类比较多实际上早在年代初在蒸压加气混凝土砌块生产工厂中就开始应用皂素粉作稳泡剂但即使是在加气混凝土生产的有关专著中对表面活性剂和稳泡剂的基本概念也没有进行深入的阐述更缺乏对其作用机理的分析剖析和研究本文是有关蒸压加气混凝土设备生产用外加剂系列论述的第一篇将试图理清一些基本概念有关其它介绍和试验结果将陆续发表表面活性剂定义和分类表面活性剂定义圈最早的表面活性剂就是肥皂随着科学的进步与生产的发展要求有能符合不同部门需要的性能更好的肥皂于是合成洗涤剂应用而生其产量品质不断增加而应用上也远远超过洗涤的范围至今表面活性剂的应用领域从日用化学工业扩展到工农业各部门例如石油开采与管输石油加工采矿食品农业材料纺织环境医药等表面活性剂几乎渗透到一切生产及技术领域因此表面活性剂也被称为工业味精其本身也已成为国民经济的基础工业之一表面活性剂定义凡是在低浓度下吸附于体系的两相界面上改变界面性质并显著降低界面能界面张力并通过改变界面状态从而产生润湿与反润湿乳化与破乳气泡与消泡以及在较高浓度下产生增溶的物质称为表面活性剂表面活性剂有两个重要的性质一是在各种界面上的定向吸附另一个是在溶液内部能形成胶团前一种性质是许多表面活性剂用作乳化剂起泡剂湿润剂的原因后一种性质是表面活性剂常用增溶作用的原因水与大多数液体相比具有较大的表面张力在水中加入表面活性剂时分子能发生缔合而形成胶团并显著降低水溶液的表面张力表面活性剂分类嘲从化学结构上考虑表面活性剂分子结构具有亲水基和亲油基两种结构出于亲水基和亲油基种类繁多各式各样以及它们连接方式多种多样因此表面活性剂种类非常多目前表面活性剂有一万多种表面活性剂可按用途性质和化学结构进行分类现介绍常用的离子分类法离子分类法实际是化学结构分类法表面活性剂溶于水后按离解或不离解分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂离子型表面活性剂又可按产生电荷的性质分为阴离子型阳离子型和两性表面活性剂应用简介州表面活性剂也可按用途分类分为表面张力降低剂渗透剂湿润剂乳化剂增溶剂分散剂絮凝剂消泡剂气泡剂杀菌剂抗静电剂缓蚀剂防水剂织物整理剂均染剂等表面活性剂最为大众所熟悉的是配制各种洗涤剂分为民用和工业用洗涤剂民用洗涤剂有衣用厨房用餐具用居室用卫生间用消毒用和硬表面用以及个人卫生用品如香波洗发水浴液和洗脸洗手用的香皂液体皂块状洗涤剂等工业清洗剂有火车汽车轮船等交通工具的清洗机器设备及零件的清洗电子仪器的清洗储油罐的清洗等利用表面活性剂的湿润作用可在粉体特别是超细粉体的分散涂料工业如颜料的分散矿物泡沫浮选织物防水放油如雨衣等农药能提高农药的粘附等等方面得到应用利用表面活性剂的乳化作用可在原油的破乳开采沥青的乳化材料制备等方面得到应用利用表面活性剂的起泡和消泡作用可在泡沫灭火剂离子浮选回收和除去金属离子泡沫分离一种新型分离技术原油开采如泡沫驱油技术可提高开采效率等方面得到应用利用表面活性剂的絮凝作用可在矿物分选脱泥废物处理中得到应用在水泥混凝土中应用最广泛的混凝土外加剂实际上都是表面活性剂起泡稳泡和消泡圈起泡和稳泡泡沫是气体分散于液体中的分散体系由于气体与液体的密度相差很大故在液体中的气泡总是很快上升到液面形成以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚合物即通常所说的泡沫泡沫在形态上有一个特点是气泡常常是多面体而不是球体根据经验纯液体不能形成稳定的泡沫例如纯水只有加入表面活性剂才能形成泡沫能形成稳定泡沫的液体至少必须有两个以上组分表面活性剂水溶液是典型的易产生泡沫的体系但不是唯一的体系表面活性剂生成泡沫的能力和其它性能如洗涤湿润性能并无一定的关系一般人往往认为起泡力强的洗涤剂其去污能力也好实际上并非如此起泡性能好的物质称为起泡剂增加泡沫稳定性的物质称为稳泡剂起泡剂的起泡能力是指泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少而稳泡剂的泡沫稳定性则指生成泡沫的持久性一消泡之难易即泡沫形成后泡沫寿命的长短当然泡沫从本质上是一种热力学不稳定体系不可能是永久稳定的泡沫破坏的过程主要是隔开气体的液膜由厚变薄直至破裂的过程因此泡沫的稳定性主要取决于排液和液膜的强度消泡在许多生产领域中泡沫的生成可能带来不少麻烦必须把泡沫消除工业中常用的消泡剂都是易于在溶液表面铺展的液体它在溶液表面铺展时会带走邻近表面的一层溶液使液膜局部变薄于是液膜破裂泡沫破坏起泡稳泡和消泡与表面张力的关系泡沫的产生是将气体分散于液体中形成气一液的粗分散体在泡沫形成过程中气一液界面会急剧增加因此体系的能量增加这就要求外界对体系作功如通气时加压或搅拌等若液体的表面张力越低则作相同功时泡沫的体积越大也即液体容易起泡所以表面活性剂水溶液的表面张力越低其起泡力越强反之越差很多现象和实验证明液体的低表面张力不是泡沫稳定性的决定因素醇等醇类水溶液表面张力比一般的表面活陛剂都低但它不容易起泡泡沫也不稳定即溶液低表面张力不是泡沫稳定的决定因素消泡剂的表面张力较低时一般才能在泡沫表面铺展起到消泡作用一种有效的消泡剂不但应该迅速使泡沫破坏丽且能在相当长的时间内防止泡沫的产生因此消泡剂的表面张力较一般表面活性剂的表面张力低影响泡沫稳定性的因素髓影响水溶液泡沫稳定性的主要因素亦即影响液膜保持厚度和表面膜强度的因素比较复杂主要是表面张力泡沫生成时液体表面积增加体系的能力也相应增加泡沫破坏时体系的能量也相应下降因此人们往往容易以液体的表面张力作为一项泡沫形成及其稳定性的一个因素自能量观点考虑低表面张力对于泡沫的形成比较有利但不能保证泡沫有较好的稳定性只有当表面膜有一定的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表面粘度决定泡沫稳定性的关键因素是液膜的强度而液膜的强度主要取决于表面吸附膜的坚固性通常以表面粘度来衡量表面吸附膜的强度越大则表明粘度越大泡沫的寿命也就越长表面膜的强度与表面吸附分之间的相互作用有关相互作用越大则膜强度越大溶液粘度若液体本身的粘度较大则液膜中的液体不易排出液膜变小的速度较慢因而延缓了液膜破裂时间增加了泡沫的稳定性但应注意液体内部粘度仅为一辅助因素若没有表面膜形成则即使内部粘度再大也不一定能形成稳定的泡沫表面张力的修复作用泡沫的液膜受到外部冲击时会发生局部变薄的现象变薄处的表面张力局部增加使周边的分子向变薄处迁移使之回复原来的厚度此即表面修复作用气体的透过性泡沫中气泡总是大小不一的小气泡中气体压力比大气泡中气体压力大高于是小气泡中的气体通过液膜扩散到相邻的大气泡中造成小气泡变小直至消灭大气泡变大直至破裂透气性越好的液膜其气体通过它的扩散速度越快泡沫的稳定性也就越差气体的透过性与表面吸附膜的紧密程度有关表面吸附分子排列越紧密表面粘度越高气体透过性越差则泡沫稳定性越好表面电荷如果泡沫液膜带有相同符号的电荷液膜的两个表面将相互排斥以防止液膜变薄乃至于破裂综上所述虽然影响泡沫稳定性的因素多种多样但其中最重要的因素是表面膜的强度对于表面活性剂作为稳泡剂而言表面吸附分子排列的紧密结实性为最重要的因素即泡沫稳定性决定于表面吸附分子的表面结构与相互作用表面吸附分子结构紧密相互作用强时不仅表面膜本身具有较大强度还能使表面层下面邻近的溶液层不易流走因表面粘度大排液棚对比较困难液膜厚度容易保持此外排列紧密的表面分子还能减少气体的透过性从而增加泡沫的稳定性小结从上可知稳泡剂是表面活性剂的一种在应用中是较为特殊的应用量较小的一种但不是所有的表面活性剂都是稳泡剂或者说能降低水溶液表面张力的物质并不都是稳泡剂需要根据分子表面结构和相互作用从表面活性剂中筛选出合适的稳泡剂需要特别指出的是蒸压加气混凝土生产中的气泡与一般水溶液泡沫的周边环境是完全不同的也就是说在水溶液中有效的稳泡剂在蒸压加气混凝土设备生产中并不一定完全有效更不能把普通的表面活性剂直接拿来用作加气混凝土生产中的稳泡剂