

玻镁板(氯氧镁水泥板)中使用的菱镁发泡剂,其作用机理在于在氯氧镁水泥(MgO-MgCl₂-H₂O)浆体中引入并稳定大量均匀细小的气泡,从而形成轻质多孔的微观结构。这个过程主要涉及物理和化学作用,具体机理可分解如下:
1. 降低表面张力与起泡:
* 发泡剂通常是表面活性剂或复合表面活性剂体系。其分子结构具有亲水基团和疏水基团。
* 当发泡剂加入浆体并被搅拌时,亲水基团朝向水相,疏水基团朝向空气。这显著降低了浆体的表面张力。
* 在机械搅拌(如高速搅拌机)引入空气或通过化学反应(如某些发泡剂遇酸或碱产生气体)产生气体时,低表面张力使得空气更容易被“拉入”浆体,并被分割包裹形成大量初始气泡核。
2. 稳定泡沫结构:
* 这是发泡剂关键的作用。仅仅产生气泡是不够的,气泡必须能在浆体凝固硬化前保持稳定,不合并(聚并)或(破泡)。
* 发泡剂分子在气泡的气-液界面定向排列,形成一层具有一定机械强度的、粘弹性的吸附膜(液膜)。
* 这层膜:
* 防止聚并: 带有相同电荷(如阴离子表面活性剂)的发泡剂分子使气泡相互排斥,阻止它们碰撞合并变大。
* 延缓排液: 膜具有一定的粘度和弹性(Marangoni效应),能抵抗重力作用下液体从气泡壁间(Plateau边界)的流失(排液),减缓液膜变薄。
* 增强膜强度: 某些发泡剂(如蛋白质类、高分子聚合物类)能形成更厚、机械强度更高的界面膜,抵抗外界扰动。
3. 与氯氧镁水泥体系的相容与协同:
* 氯氧镁水泥浆体呈强碱性(pH通常>10),且随着5·1·8相(5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O)等主要强度相的结晶生长,体系粘度迅速增大并固化。
* 有效的菱镁发泡剂必须:
* 耐碱性: 在强碱环境下保持表面活性,不失效。
* 适应高离子强度: 浆体中高浓度的Mg²⁺、Cl⁻等离子会影响普通发泡剂的性能,发泡剂需能在此环境下稳定工作。
* 匹配凝固时间: 泡沫的稳定性需要持续到浆体粘度显著增加并开始凝结硬化,将气泡结构“冻结”固定下来。发泡剂的稳泡时间需与氯氧镁水泥的凝结时间相匹配。
4. 形成多孔结构:
* 在浆体凝结硬化过程中,被稳定住的无数微小气泡被包裹在逐渐形成的氯氧镁水泥结晶网络结构中。
* 终硬化后,这些气泡所占的空间成为固化的水泥基体中的孔隙(大部分是封闭气孔)。
* 孔隙的尺寸、分布均匀性和数量(即孔隙率)直接决定了板材的终密度、保温隔热性能、隔音性能以及强度。
总结来说,玻镁板菱镁发泡剂的作用机理是:通过降低浆体表面张力促进气泡形成,并通过在气液界面形成稳定的吸附膜来阻止气泡聚并和破灭,在氯氧镁水泥浆体特定的强碱性、高离子强度环境中维持泡沫结构稳定足够长的时间,直至浆体凝结硬化,终将均匀分布的微小气泡性地“锁”在水泥石基体中,形成轻质、多孔、具有优良保温隔音性能的玻镁板芯材。 发泡剂的选择和用量对控制板材的密度、性能和气泡结构的质量至关重要。
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