松香泡沫剂的改性研究

甘肃科技

GansuScienceandTechnology

Vol.27May.No.102011

松香泡沫剂的改性研究

陈

摘

*

焕，叶昌，张欣辉，陈致力，王元凯

（长沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙410114）

要：制备了以松香为主要原料的泡沫剂，并用明胶、十二烷基苯磺酸钠进行复配，通过发泡体积、泡沫稳定时间、

半衰期、泡径、均匀度等性能参数来对泡沫剂的发泡性能和稳泡性能进行了分析研究。实验结果表明：明胶、十二烷基苯磺酸钠对松香泡沫剂的发泡和稳泡性能有较好地改善作用，其中在体积浓度为15%松香皂液50ml中，复配加明胶1g时发泡和稳泡效果最佳。入十二烷基苯磺酸钠为0.3g，

关键词：泡沫剂；松香；明胶；十二烷基苯磺酸钠；发泡；稳泡中图分类号：TQ049

泡沫混凝土是一种内部含有大量微小密闭气孔

的一种新型材料，具有轻质、保温、隔热、隔音等一系列普通混凝土所不具有的特点

［1］

，来改善泡沫剂的起泡和稳泡效果，获得起泡

和稳泡性能都好的泡沫剂，使这种泡沫剂的性能得配

以大大改善而提高其实际应用。

［5］

。实际研究表明，

泡沫混凝土制品性能的好坏与泡沫剂的性能关系密

切。因此，发泡和稳泡性能均较好的泡沫剂一直是研究的重点

［2－3］

1实验部分1.1

实验原料和仪器

实验所用原料见表1。实验仪器有DW－1无

级恒速搅拌器，水浴加热器，烧杯，三口瓶，电热炉，冷凝管等。

实验原料

明胶工业级青海明胶股份公司

氢氧化钠（片状）

≥96.0%中国天津市巴斯夫化工公司

。与国外相比，国内泡沫剂在起泡

和稳泡效果方面还有一定差距。本研究选取以松香

［4］

为主要原料，制备成本较低、工艺较易控制的松香泡沫剂，并通过用明胶、十二烷基苯磺酸钠进行复

表1

原料名称纯度制造商

松香工业级

福建省鑫鸿翔化工公司

十二烷基苯磺酸钠

≥90.0%

天津市博迪化工公司

1.2实验过程

将一定量的NaOH、水加入三口瓶中，在90℃水浴中加热，再加入一定量的松香（松香∶氢氧化钠∶水=6∶1∶80的配比），边加入边搅拌，直至松香完全溶解，并在90℃水浴继续加热2.5h，即得松香皂液。取松香皂液与水稀释成体积比为5%、10%、15%、20%、25%的溶液置入1000ml烧杯，即制成不同配比的泡沫剂溶液，对它们分别用搅拌器以中速进行搅拌，搅拌时间约3min，泡沫最多时停止搅拌，此时泡沫体积为发泡体积，观察泡沫体积量，及随时间变化泡沫的体积量（当泡沫为发泡体积一半时为半衰期，泡沫为100ml时认为已消泡，记录稳泡时间），观察泡沫尺寸以及均匀程度，分析各泡沫剂溶液的（发泡和稳泡）性能；然后取明胶、十

二烷基苯磺酸钠、明胶与、十二烷基苯磺酸钠与发泡

性能较好的泡沫剂溶液（或对应浓度的松香皂液）进行复配，观察随时间变化泡沫的体积量、泡沫尺寸以及均匀程度，研究明胶、十二烷基苯磺酸钠对松香皂液泡沫剂性能的改善情况。

2结果与讨论2.1

松香泡沫剂的性能

将皂化反应制得的松香皂液与水稀释成体积比

10%、15%、20%、25%的溶液各50ml，为5%、搅拌得到泡沫剂溶液，外观形貌如图1所示，各泡沫剂溶

液泡沫量及其随时间变化情况如图2所示。当松香30min后减体积浓度在5%时，泡沫最大量400ml，

少一半为200ml，泡沫较大，不太均匀（详见图1a），

“大学生研究性学习与创新性实验计划项目”基金项目：2010年国家级立项项目（编号2010－30）、湖南省重点学科预备学科长沙理工

大学重点学科（材料学学科）建设项目资助。

*

甘肃科技

［6］

第27卷

起泡和稳泡均不好；随着松香皂液浓度的增大，泡沫

量达680～720ml，起泡能力有较大增强。泡径大小随松香皂液浓度增大而减小，浓度低时泡径大且泡沫不够均匀、稳定，浓度增大时泡径变小且泡沫较均匀（详见图1）。泡沫剂溶液浓度在10%到25%之

30min后泡沫量减间时其起泡能力增加并不明显，

少为原来的一半（半衰期30min），在40min内都基

因此，单独松香皂泡沫剂溶液其发泡和稳泡本消泡，

效果均不够理想。

，但当加入过多明胶时，由于重力作用，泡沫

容易破裂而使稳定性有所下降，故明胶的添加量不提高

1g时为最佳。能过多也不能过少，

图3明胶对稳泡性能的影响

单独添加十二烷基苯磺酸钠后，泡沫剂溶液泡沫量增到940～1150ml（图2中没加时约700ml），泡沫量增加多且增幅大，起泡能力有了较大的提高，但30min时已经基本消泡（详见图4），因此稳泡能十二烷基苯磺酸钠在添力较弱。从对比实验分析，

加量为0.3g时起泡力最好，稳泡好于其他组。这是由于十二烷基苯磺酸钠是典型阴离子表面活性剂，它能够降低溶液的表面张力，使整个体系表面能降低，促进泡沫产生，但同时随着泡沫的生成，液体表表面能增高，使泡沫体系的稳定性下面积增大，降

［7］

，所以添加十二烷基苯磺酸钠可使起泡能力有

较大提高，但稳泡能力改善不明显。

2.2影响

明胶、十二烷基苯磺酸钠对松香泡沫剂性能的

从发泡效果和经济效益等方面考虑，我们选取

采体积浓度为15%的松香皂液进行复配实验研究，用明胶、十二烷基苯磺酸钠、明胶与十二烷基苯磺酸

钠来改善泡沫剂的性能。在单独添加了明胶以后，泡沫剂溶液泡沫量增多到780ml（详见图3，图2中没加时约700ml），泡沫量有一定增加，泡径较小且泡沫比较均匀，在明胶添加量为1.0～1.2g时泡沫量在60min后没减少，半衰期达3h以上；明胶添加量为0.8g时，泡沫量在60min后减少较多；明胶添加量为0.2～0.6g时泡沫量在30min后减少较多，但比没加明胶时减得少些，所以在松香皂液加入明胶稳泡效果明显，且稳泡效果随着明胶添加量在0.2～1.0g之间逐渐增强，添加量为1.2g时稳泡时间变化不大，却有些许下降。原因是加入明胶后，溶液的粘度增加，克服粘滞阻力做的功也增加，稳定性

图4十二烷基苯磺酸钠对稳泡性能的影

再取15%体积浓度松香皂液50ml添加0.3g十

二烷苯基磺酸钠的基础上，继续添加不同量的明胶，实验结果如图5所示，泡沫剂溶液泡沫剂溶液泡沫量增多到860～980ml（图2中没加时约700ml），泡沫量增大，明胶添加量为0.6～1.2g的泡沫剂溶液泡沫量在60min后基本没减少，说明十二烷基苯磺酸钠与明胶的共同作用使起泡能力和稳泡能力有了明显提高，在添加明胶量为0.6～1.0g，稳泡能力递增，添加量为1.2g时，起泡能力（泡沫量为860ml）

（下转第13页）有所下降。

第10期杨俊等：烟气轮机气封片磨损转子主轴原因分析及改进措施13

图5新结构气封转子

为了日后的维修更换，要能够将镶环整体从主轴的小头端套装在转子上，可以考虑将主轴和轮盘气封对应部位的直径适当增大，同时将转子中部最

如图5所示，采粗部分A处的轴径缩小一定尺寸，

取以上措施后为保证转子重心位置，可通过受力分

析计算，在转子小头端B处空载部位加大其直径，确保转子重心不发生变化或适当向后移动，从而保证其在运行过程中前后轴承的载荷符合原设计条件或者更为合理。2.1.2

气封组装结构改进

在转子采取以上改进措施后，气封体可沿用原来设计结构，但是气封环上不需要再装配气封片，同气封环可选用硬度较低的材时考虑到保护主轴镶环，料，这样即使与镶环产生轻微摩擦也不会损伤密封齿和镶环。图6为改进后新结构气封的装配示意图。

图6

气封装配

3总结通过以上改进措施，不但保持了原有气封组装良好的密封、冷却作用，还增加了以下优点：

1）运行过程中有效的保护转子主轴，延长主轴工作寿命；

2）运行过程中即使出现磨损，一般只会发生在而镶环和气封环可方便更换；镶环和气封环部位，

3）镶环和气封环可作为配件订货，现场更换方降低了维修成本，提高维修效率；便，

4）提高维修后烟气轮机工作的稳定性和安全性。

櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷櫷（上接第页）十二烷基苯磺酸钠为0.3g，明胶1g时发泡和稳泡实验时还发现，添加了明胶的溶液在放置一段时间以后，起泡能力和稳泡能力均有所下降，原因可能是明胶是动物胶质，放置时间长后，动物胶会变

［8］

质，粘性消失，使泡沫剂起泡和稳泡能力下降。

效果达到最佳。

参考文献：

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［3］高波，王群力，周孝德．混凝土发泡剂及泡沫稳定性的

J］．粉煤灰综合利用，2004（1）：13-16．研究［

［4］屈志中，翟串梅，谢烈英．松香胶泡剂配制和使用的几

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图5

明胶、十二烷基苯磺酸钠对稳泡性能的影响

［6］王其伟，周国华，李向良，等．泡沫稳定性改进剂研究

［J］．大庆石油地质与开发，2003，22（3）：80-84．［7］王蒙蒙，郭东红．泡沫剂的发泡性能及其影响因素

［J］．精细石油化工进展，2007，8（12）：40-43．

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J］．宁夏工程技术，2007，6（2）：127-132.究［

3结论在松香型泡沫剂中添加明胶、十二烷基苯磺酸钠对其发泡和稳泡性能都具有较好的改善作用，其复配加入中在体积浓度为15%松香皂液50ml中，