CN105621928A - 利用废皮屑制备的水泥发泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用废皮屑制备的水泥发泡剂及制备方法，制备时需要以下材料按照质量份：废皮屑100~150份、水200~250份、氢氧化钙2~3份、碱性蛋白酶0.5~1份、氧化钙4~6份、丙烯基单体混合物15~20份、引发剂溶液10~20份和添加剂5~6份。本发明还公开了一种利用废皮屑制备的混凝土减水剂的制备方法，通过本发明制备的发泡剂的发泡性能和泡沫的稳定性好，适应于水泥发泡材料的制备，发泡水泥材料内形成的气孔大小及分布均匀，有利于制备低密度的发泡水泥，制备工艺及制备过程合理、可操作性好。

Description

利用废皮屑制备的水泥发泡剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种利用废皮屑制备的水泥发泡剂及其制备方法。

背景技术

发泡水泥又称为泡沫混凝土或者发泡混凝土，是在水泥浆体中引入适量气泡，搅拌均匀后再浇筑硬化而成的一种内部具有大量密闭气孔的轻质混凝土，发泡水泥所具有的保温性、轻质性、耐高温、环保性、经济性等优良特点，适应了目前社会发展所倡导的节约资源、经济环保的理念和要求，获得了广泛的重视。影响发泡水泥的因素很多，其中发泡剂的影响尤为显著（刘阳，唐明，宋学君．混凝土发泡剂研究进展[J]．混凝土，2012(9)：57-61）。按发泡剂的开发应用时间的先后顺序主要有四代发泡剂，分别为松香皂和松香热聚物发泡剂、合成类表面活性剂型发泡剂、动植物蛋白发泡剂、复合类发泡剂四大类别（刘恒亮.水泥发泡剂品种筛选和发泡水泥工艺的研究.化学工程与装备，2015，（11）：39-42），目前这几种类型的水泥发泡剂均有销售和应用，但与国外先进的发泡剂相比，我国发泡剂所产生泡沫的均匀性、稳定性及细密性均不理想（陈景，甘戈金，赵晚群，徐芬莲.一种复合型水泥发泡剂的研究.材料导报，2014,28（专辑23）：291-293）。针对我国目前发泡水泥的发展需求，研制发泡效果好、稳泡性能佳、综合性能优良、价格成本合理的绿色环保型发泡剂对发泡水泥的制备及进一步推广具有十分重要的意义。

我国目前已经成为了全世界皮革生产大国，每年要产生大约1.7亿张标准牛皮量的皮革，其中25%左右的最终成为有用的皮革产品，其余的75%左右的在片、削、磨和修边生产过程中变味了废皮屑，每年有140万吨左右，数量巨大的废皮屑，加之90%的废皮屑含有铬鞣剂，废皮屑的处理成为了皮革行业的难题（王群，张素风，豆莞莞，王学川，强涛涛.水解胶原蛋白在造纸工业中旳应用研究.中国皮革，2015,44（5）：25-29；王碧，林炜，马春辉，张铭让.皮革废弃物资源回用-胶原蛋白的利用基础现状及前景.皮革化工.2001,18(3):10-14），目前主要以掩埋、焚烧等方式进行处理，不仅造成了资源的巨大浪费，也产生了很大的环境污染。本发明的方法在于利用废皮屑制备水泥发泡剂，对于废皮屑没有特殊的要求，不需要分离出去其中的铬化合物，是一个处理量大、很有发展前景的废皮屑应用途径。

发明内容

本发明提供一种利用废皮屑制备的水泥发泡剂及制备方法，利用制革工业产生的废弃皮屑制备水泥发泡剂，制备方法具有制备工艺独特、经济效益好的特点。所制备发泡剂属于动物蛋白质改性发泡剂，具有发泡效率高、在发泡水泥中产生的气孔细腻、分布均匀等特点，

为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明实施例提供一种利用废皮屑制备的水泥发泡剂，由以下材料按照质量份制成：废皮屑100~150份、水200~250份、氢氧化钙2~3份，碱性蛋白酶0.5~1份、氧化钙4~6份、丙烯基单体混合物15~20份、引发剂溶液15~20份和添加剂5~6份。

上述方案中，所述废皮屑为皮革工业在制革过程中产生的废皮屑，所含水分小于15%，所含非皮屑以外的杂质小于5%。

上述方案中，所述氢氧化钙为工业级，含量大于98%。

上述方案中，所述碱性蛋白酶为2709-碱性蛋白酶，酶活力为100000u/g，有效成分98%，适用温度40℃~60℃及pH在9~11。

上述方案中，所述氧化钙为工业级，含量大于98%。

上述方案中，所述丙烯酸类单体混合物为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠按照质量份为5:4:3:6:2比例混合得到。

上述方案中，所述引发剂溶液为1份的过硫酸铵或者过硫酸钠溶解在20份水中获得。

上述方案中，所述添加剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按照质量份1:1比例混合而得。

本发明实施例还提供一种利用废皮屑制备的水泥发泡剂的制备方法，该制备方法通过以下步骤实现：

步骤一：废皮屑降解制备蛋白质溶液：

按照质量份取废皮屑100~150份，加入水200~250份，升温到40℃~50℃，加入2~3份氢氧化钙，检查水的pH在9~11之间，加入0.5~1份碱性蛋白酶，搅动下保温2~3小时，然后升温到80~90℃，加入氧化钙4~6份，再搅拌下保温反应3~4小时，得到降解蛋白质溶液，保温待用；

步骤二：水泥发泡剂的制备：

在上述降解蛋白质溶液中通过滴加方式慢慢地加入15~20份烯丙基混合单体，同时滴加15~20份的引发剂溶液，二者加入的时间控制在40~60分钟内，加料完毕后保温反应2~3小时，降温到25~30℃，加入加入添加剂5~6份，用质量乙酸调节体系的pH为7.5~8.0，控制最终产物的固体含量为18%~21%，所得产物即为混凝土减水剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明采用废皮屑作为原料，在酶降解完成后对其进行化学降解和化学改性，通过复配制备了具有多支链状分子的水泥发泡剂；通过本发明所制备的水泥发泡剂的发泡效率高，形成的气孔细腻、分布均匀，制备工艺独特，经济效益显著，具有良好的市场应用前景，本发明采用废皮屑作为原料，为废皮屑资源化利用找到了应用的途径，也为蛋白质类水泥发泡剂的制备开辟了新的原料。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种利用废皮屑制备的水泥发泡剂，由以下材料按照质量份组成：

废皮屑100~150份、水200~250份、氢氧化钙2~3份，碱性蛋白酶0.5~1份、氧化钙4~6份、丙烯基单体混合物15~20份、引发剂溶液15~20份和添加剂5~6份。

所述废皮屑为皮革工业在制革过程中因为修边、削匀、片层等生产过程产生的废皮屑，所含水分小于15%，所含非皮屑以外的杂质小于5%。

所述氢氧化钙为工业级，含量大于98%。

所述碱性蛋白酶为2709-碱性蛋白酶，酶活力为100000u/g，有效成分98%，适用温度40℃~60℃及pH在9~11。

所述氧化钙为工业级，含量大于98%。

所述丙烯酸类单体混合物为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠按照质量份为5:4:3:6:2比例混合得到。

所述引发剂溶液为1份的过硫酸铵或者过硫酸钠溶解在20份水中获得。

所述添加剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按照质量份1:1比例混合而得。

本发明实施例还提供一种利用废皮屑制备混凝土减水剂的制备方法，该方法通过以下步骤实现:

步骤一：废皮屑降解制备蛋白质溶液：

按照质量份取废皮屑100~150份，加入水200~250份，升温到40℃~50℃，加入2~3份氢氧化钙，检查水的pH在9~11之间，加入0.5~1份碱性蛋白酶，搅动下保温2~3小时，然后升温到80~90℃，加入氧化钙4~6份，再搅拌下保温反应3~4小时，得到降解蛋白质溶液，保温待用；

步骤二：水泥发泡剂的制备：

在上述降解蛋白质溶液中通过滴加方式慢慢地加入15~20份烯丙基混合单体，同时滴加15~20份的引发剂溶液，二者加入的时间控制在40~60分钟内，加料完毕后保温反应2~3小时，降温到25~30℃，加入加入添加剂5~6份，用质量乙酸调节体系的pH为7.5~8.0，控制最终产物的固体含量为18%~21%左右，所得产物即为混凝土减水剂。

实施例1：

本发明实施例还提供一种利用废皮屑制备混凝土减水剂的制备方法，该方法通过以下步骤实现:

步骤一：废皮屑降解制备蛋白质溶液：

按照质量份取废皮屑100份，加入水200份，升温到40℃，加入2份氢氧化钙，检查水的pH为9，加入0.5份碱性蛋白酶，搅动下保温2小时，然后升温到80℃，加入氧化钙4份，再搅拌下保温反应3小时，得到降解蛋白质溶液，保温待用；

步骤二：水泥发泡剂的制备：

在上述降解蛋白质溶液中通过滴加方式慢慢地加入15份烯丙基混合单体，同时滴加15份的引发剂溶液，二者加入的时间控制在40分钟内，加料完毕后保温反应2小时，降温到25℃，加入加入添加剂5份，用质量乙酸调节体系的pH为7.5，控制最终产物的固体含量为18%，所得产物即为混凝土减水剂。

实施例2：

本发明实施例还提供一种利用废皮屑制备混凝土减水剂的制备方法，该方法通过以下步骤实现:

步骤一：废皮屑降解制备蛋白质溶液：

按照质量份取废皮屑150份，加入水250份，升温到50℃，加入3份氢氧化钙，检查水的pH为11，加入1份碱性蛋白酶，搅动下保温3小时，然后升温到90℃，加入氧化钙6份，再搅拌下保温反应4小时，得到降解蛋白质溶液，保温待用；

步骤二：水泥发泡剂的制备：

在上述降解蛋白质溶液中通过滴加方式慢慢地加入20份烯丙基混合单体，同时滴加20份的引发剂溶液，二者加入的时间控制在60分钟内，加料完毕后保温反应3小时，降温到30℃，加入加入添加剂6份，用质量乙酸调节体系的pH为8.0，控制最终产物的固体含量为20%，所得产物即为混凝土减水剂。

实施例3：

本发明实施例还提供一种利用废皮屑制备混凝土减水剂的制备方法，该方法通过以下步骤实现:

步骤一：废皮屑降解制备蛋白质溶液：

按照质量份取废皮屑125份，加入水225份，升温到45℃，加入2.5份氢氧化钙，检查水的pH为10，加入0.75份碱性蛋白酶，搅动下保温2.5小时，然后升温到85℃，加入氧化钙5份，再搅拌下保温反应3.5小时，得到降解蛋白质溶液，保温待用；

步骤二：水泥发泡剂的制备：

在上述降解蛋白质溶液中通过滴加方式慢慢地加入17.5份烯丙基混合单体，同时滴加17.5份的引发剂溶液，二者加入的时间控制在50分钟内，加料完毕后保温反应2.5小时，降温到27.5℃，加入加入添加剂5.5份，用质量乙酸调节体系的pH为7.8，控制最终产物的固体含量为21%，所得产物即为混凝土减水剂。

Claims (9)

1.一种利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于，由以下材料按照质量份制成：废皮屑100~150份、水200~250份、氢氧化钙2~3份，碱性蛋白酶0.5~1份、氧化钙4~6份、丙烯基单体混合物15~20份、引发剂溶液15~20份和添加剂5~6份。

2.根据权利要求1所述的利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于：所述废皮屑为皮革工业在制革过程中产生的废皮屑，所含水分小于15%，所含非皮屑以外的杂质小于5%。

3.根据权利要求1所述的利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于：所述氢氧化钙为工业级，含量大于98%。

4.根据权利要求1所述的利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于：所述碱性蛋白酶为2709-碱性蛋白酶，酶活力为100000u/g，有效成分98%，适用温度40℃~60℃及pH在9~11。

5.根据权利要求1所述的利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于：所述氧化钙为工业级，含量大于98%。

6.根据权利要求1所述的利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于：所述丙烯酸类单体混合物为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠按照质量份为5:4:3:6:2比例混合得到。

7.根据权利要求1所述的利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于：所述引发剂溶液为1份的过硫酸铵或者过硫酸钠溶解在20份水中获得。

8.根据权利要求1所述的利用废皮屑制备的水泥发泡剂，其特征在于：所述添加剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按照质量份1:1比例混合而得。

9.一种利用废皮屑制备的水泥发泡剂的制备方法，其特征在于，该制备方法通过以下步骤实现：

步骤一：废皮屑降解制备蛋白质溶液：

按照质量份取废皮屑100~150份，加入水200~250份，升温到40℃~50℃，加入2~3份氢氧化钙，检查水的pH在9~11之间，加入0.5~1份碱性蛋白酶，搅动下保温2~3小时，然后升温到80~90℃，加入氧化钙4~6份，再搅拌下保温反应3~4小时，得到降解蛋白质溶液，保温待用；

步骤二：水泥发泡剂的制备：

在上述降解蛋白质溶液中通过滴加方式慢慢地加入15~20份烯丙基混合单体，同时滴加15~20份的引发剂溶液，二者加入的时间控制在40~60分钟内，加料完毕后保温反应2~3小时，降温到25~30℃，加入加入添加剂5~6份，用质量乙酸调节体系的pH为7.5~8.0，控制最终产物的固体含量为18%~21%，所得产物即为混凝土减水剂。