【松香酸鈉】這類發(fā)泡劑均是以松香作為主要原料制成，應(yīng)用最早也最為普遍。松香的化學(xué)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其中含有松香脂酸類、芳香烴類、芳香醇類、芳香醛類及其氧化物等，分子式可表示為C20H30O2。 松香樹脂發(fā)泡劑又名引氣劑，它的主要品種有松香皂和松香熱聚物兩個(gè)。其最初均是作為混凝土砂漿引氣劑來(lái)開發(fā)應(yīng)用的，后來(lái)又?jǐn)U展應(yīng)用為泡沫混凝土的發(fā)泡劑。 松香皂發(fā)泡劑1.松香皂簡(jiǎn)介 因松香中具有羧基—COOH，加入堿以后，會(huì)產(chǎn)生皂化反應(yīng)生成松香酸皂、故取名為松香皂。它的主要成分是松香酸鈉，屬于陰離子表面活性劑的范疇。 松香皂是一種棕褐色透明狀膏體，含水量約22%，加水稀釋后為透明澄清液，不混濁，無(wú)沉淀，有松香特有的氣味，PH值約8—10，表面張力約為（2.9～3.1）×10N/m。 松香皂是上世紀(jì)30年代最先由美國(guó)研制開發(fā)的。我國(guó)從上世紀(jì)50年代起仿制生產(chǎn)松香皂，并應(yīng)用于佛子嶺、梅山、三門峽等大型混凝土水庫(kù)大壩和一些港口工程，以微氣孔來(lái)提高其抗?jié)B性和抗凍性。當(dāng)泡沫混凝土興起后，它又開始作為發(fā)泡劑使用。 2.松香皂的生產(chǎn)方法 松香皂是以松香為主料加入堿液和助劑，通過(guò)加熱反應(yīng)而制取的。其生產(chǎn)方法如下： ① 首先將堿液配成一定的濃度，這一濃度與反應(yīng)能否順利進(jìn)行有關(guān)。它不是一個(gè)常數(shù)，而是由皂化系數(shù)來(lái)確定的。皂化系數(shù)是指1㎏松香所消耗的堿量。皂化1㎏松香所需的堿量可由下式計(jì)算： ?。?—1） 式中： m 堿用量； a 松香皂化系數(shù) b 堿的純度； k 堿的換算系數(shù)。 ② 選取合乎技術(shù)要求的二級(jí)或三級(jí)松香，粉碎成粉末狀，放在空氣中氧化一段時(shí)間，待其顏色加深到一定程度（可憑經(jīng)驗(yàn)）時(shí)便可使用。注意，松香并非品質(zhì)等極越高越好，一級(jí)松香就不能使用。因?yàn)橐患?jí)松香在100℃附近溫度范圍容易形成結(jié)晶而影響皂化反應(yīng)。 ?、?將堿溶液加入反應(yīng)釜，升溫至90～100℃，在攪拌狀態(tài)下慢慢加入松香粉末。在加入松香時(shí)容易起泡而爆沸，所以要注意觀察，當(dāng)要沸溢時(shí)可停止添加。當(dāng)物料加完之后，可在攪拌狀態(tài)下反應(yīng)一定的時(shí)間，其反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短將決定松香酸鈉的生成量。反應(yīng)終點(diǎn)可通過(guò)反應(yīng)液的外觀來(lái)判斷，方法是取出少量反應(yīng)液，加入熱水稀釋，若溶液清徹透明無(wú)沉淀，即反應(yīng)完全、可終止反應(yīng)。最后，調(diào)整PH值8—10左右即為成品。 ?、?按上述方法生成的松香皂發(fā)泡倍數(shù)低、消泡快、性能不好，為提高其性能，可在反應(yīng)時(shí)加入各種改性劑，以改善其發(fā)泡能力和穩(wěn)泡性。也可以在反應(yīng)結(jié)束后，在成品中加入改性劑，但效果不如在反應(yīng)過(guò)程中加入。 FP—3型發(fā)泡劑是我們開發(fā)的改性松香皂新產(chǎn)品。在合成過(guò)程中，我們加入了三種改性劑，在合成后的成品內(nèi)，又加入了兩種改性劑。加入陽(yáng)離子表面活性劑BD后，它的起泡高度有了提高，加入非離子型表面活性劑AT后，它的穩(wěn)泡性有了明顯的改善，分散性更好。另外，加入的其它有機(jī)、無(wú)機(jī)改性劑能與陽(yáng)離子及非離子改性劑有協(xié)同作用。在這些改性劑加入后，松香皂的的發(fā)泡倍數(shù)提高至35倍，泡沫全消的時(shí)間延長(zhǎng)到＞10 h，比現(xiàn)有產(chǎn)品的性能大大提高了一步。 3.松香皂的技術(shù)特點(diǎn) 松香皂的技術(shù)特點(diǎn)是生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低、價(jià)格低、發(fā)泡倍數(shù)和泡沫穩(wěn)定性一般，其突出優(yōu)點(diǎn)是與水泥相容性好，可與水泥中的Ca反應(yīng)，生成不溶性鹽，泡沫穩(wěn)定性增加，有一定的增強(qiáng)作用。和合成類表面活性劑相比，它對(duì)泡沫混凝土的強(qiáng)度提高更有利。由于其泡沫穩(wěn)定性和發(fā)泡倍數(shù)均不是太好，因而它只能用于密度大于600㎏/m以上的高密度泡沫混凝土，而不能用于500㎏/m以下的低密度泡沫混凝土。它價(jià)格雖較低但用量較大。 另外，松香皂在使用時(shí)需要加熱溶解，比較麻煩，不如其它發(fā)泡劑使用簡(jiǎn)便。 大致講，它可以作為一種低檔次發(fā)泡劑使用。在泡沫混凝土技術(shù)要求不高時(shí)可以選用。 目前，松香皂的市場(chǎng)銷售價(jià)約4500元～8000元/噸，各地不等。 松香熱聚物1.簡(jiǎn)介 松香熱聚物是世界上出現(xiàn)最早的發(fā)泡劑，由美國(guó)1937年首創(chuàng)，稱為“文沙”樹脂（Vinso），1938年獲得專利。它是發(fā)泡劑的始祖。文沙樹脂最早是由松樹的根部含木松香的浸出物經(jīng)過(guò)精制過(guò)程而得到的副產(chǎn)品。其性質(zhì)與松香皂很相近。它最初的應(yīng)用，是以產(chǎn)生的微小氣泡（稱微沫）來(lái)改善混凝土的保水性，水工工程的抗?jié)B，寒冷地區(qū)路面及大壩施工的抗凍等。日本于上世紀(jì)40年代從美國(guó)引進(jìn)“文沙”技術(shù)，由山宗化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)，并用于日本著名的奧只見壩、田子倉(cāng)壩等大型水工工程。此后，世界各國(guó)也紛紛引進(jìn)或模仿“文沙”生產(chǎn)技術(shù)，使松香熱聚物在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，并使其由引氣劑延伸為發(fā)泡劑，用途更加廣泛。 我國(guó)于上世紀(jì)50年代開始仿照美國(guó)“文沙”樹脂，生產(chǎn)松香熱聚物作為引氣劑用于混凝土和砂漿，后又用于泡沫混凝土。它是我國(guó)上世紀(jì)后半葉的主要引氣劑和發(fā)泡表面活性劑品種。 2.技術(shù)原理 將松香與苯酚、硫酸等幾種物質(zhì)做原料，以適當(dāng)?shù)谋壤旌贤度敕磻?yīng)釜，在70～80℃環(huán)境下反應(yīng)6h后得到鈉鹽縮合熱聚物產(chǎn)品，即可得到松香熱聚物類引氣劑，是一種棕褐色膏狀體。 不過(guò)這個(gè)反應(yīng)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，松香中的羧酸和酚類的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)生成脂類。 所形成的大分子再與堿反應(yīng)生成縮聚物的鈉鹽，其產(chǎn)物也是類屬于陰離子表面活性劑。 3.技術(shù)特點(diǎn) 和松香皂相比，松香熱聚物的產(chǎn)量和用量都要低得多，不如松香皂受歡迎。這主要是因?yàn)樗上銦峋畚锏男阅芘c松香皂大體相當(dāng)，但它的生產(chǎn)成本和價(jià)格卻較高，不利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。另外，它的生產(chǎn)以苯酚為原料，而苯酚有毒性，有生產(chǎn)安全問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題。這一切，決定了它沒有多大的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)點(diǎn)沒有松香皂多，因而推廣受到限制。從目前的情況看，它也不如松香皂的應(yīng)用普遍。因此，本書不再對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的介紹。 (2)合成類發(fā)泡劑（第二代發(fā)泡劑） 繼松香類發(fā)泡劑之后，我國(guó)在上世紀(jì)后期，開發(fā)了各種合成表面活性劑類發(fā)泡劑。這類發(fā)泡劑在國(guó)外于上世紀(jì)50年代就廣泛地應(yīng)用于水泥發(fā)泡，但由于當(dāng)時(shí)我國(guó)的表面活性劑工業(yè)沒有發(fā)展起來(lái)，所以一直沒有開發(fā)應(yīng)用。直到1980年以后，由于我國(guó)表面活性劑工業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，這一類發(fā)泡劑才逐漸得到開發(fā)，并在近幾年成為發(fā)泡劑的主流型產(chǎn)品。目前，市場(chǎng)上出售的大部分商品水泥泡發(fā)劑，均是合成表面活性劑類，約占發(fā)泡劑總產(chǎn)銷量的60%。 合成表面活性劑類發(fā)泡劑按表面活性劑的離子性質(zhì)，分為陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型、兩性離子型，種類繁多，是一個(gè)很大的家族，但優(yōu)異性能的品種并不多，其主要原因，是這一類發(fā)泡劑總體講泡沫穩(wěn)定性較差，不適合于較低密度的泡沫混凝土。 在各種合成表面活性劑類發(fā)泡劑中，陰離子型因發(fā)泡快且發(fā)泡倍數(shù)大而受到普遍的歡迎。陽(yáng)離子發(fā)泡劑價(jià)格很高且對(duì)水泥的強(qiáng)度有一定的影響，所以應(yīng)用不多。非離子發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數(shù)一般較小，而一般人多看重發(fā)泡能力，所以它也沒有得到廣泛的應(yīng)用。兩性離子發(fā)泡劑由于成本相當(dāng)高，雖發(fā)泡尚可，也應(yīng)用不多。下面僅就應(yīng)用較多的陰離子表面活性劑作一詳細(xì)介紹，對(duì)非離子表面活性劑也作一簡(jiǎn)述。 陰離子表面活性劑型發(fā)泡劑 陰離子型表面活性劑可用作發(fā)泡劑的有10多種,但最常用，成本最低、最易得的，是烷基苯磺酸鹽類。其代表是十二烷基苯磺酸鈉。 它是由苯環(huán)上帶一個(gè)長(zhǎng)鏈烷基（CH3CH2CH2…CH2 CH2…）的烷基苯，經(jīng)用濃硫酸、發(fā)煙硫酸或是液體三氧化硫作為磺化劑而制得。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，烷基的碳原子數(shù)以接近12時(shí)最為合適，性能最好。這個(gè)烷基可以是帶有支鏈的含有12個(gè)碳原子和各種烷基。 十二烷基苯磺酸鈉的合成工藝較為簡(jiǎn)單，目前主要以丙烯為原材料先聚合成丙烯四聚體 十二烯（C12H24），然后再與苯共聚成十二烷基苯復(fù)雜混合物，經(jīng)發(fā)煙硫酸磺化成十二烷基苯磺酸，并用氫氧化鈉中和成鈉鹽。 烷基苯磺酸鈉是1936年由美國(guó)首先生產(chǎn)的，那個(gè)時(shí)期因用煤油作為生產(chǎn)原料，泡沫不好，后經(jīng)多次改進(jìn)成為應(yīng)用最廣的表面活性劑。 它的外觀為白色或淡黃色粉末或片狀固體，易溶于水而成半透明溶液，對(duì)堿和稀酸較為穩(wěn)定，240℃發(fā)生分解。 烷基磺酸鈉的表面張力約為2.96×10N/m，具有很高的表面活性，在很低的濃度下，也會(huì)有良好的發(fā)泡力。如在0.05%濃度時(shí)的發(fā)泡力84㎜，甚至更低的濃度也能發(fā)泡。而且，它的起泡速度很快，可以瞬間起泡，泡沫量大而豐富。高泡型表面活性劑在發(fā)泡得當(dāng)?shù)那闆r下，它的起泡高度可大于200㎜。
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