发泡技术在菱镁制品生产中的应用

发泡技术在菱镁制品生产中的应用

北京中科筑诚建材科技有限公司闫振甲

一、发泡技术在菱镁制品生产中的作用

(1)采用锯末、珍珠岩等高吸水性材料降低密度的弊端

为了降低制品的密度，同时提高制品的韧性，目前，在许多菱镁制品的生产中，常常掺用一定比例的锯末，珍珠岩等轻集料或木纤维。这些轻集料或木纤维的使用，虽然达到了降密增韧的目的，但却加大了卤液的用量。珍珠岩的吸水量为本体重的4倍左右，锯末的吸水量为本体重的3倍左右。如此大的吸水性，可大幅增加卤液用量。

卤液用量的大幅增加，带来了三个问题：

①由于氯化镁用量的增加，使制品的成本提高；

②锯末和珍珠岩等高吸水性轻集料大量吸取卤液，而又不与氯化镁产生化学反应，就造成氯化镁的大量过剩，从而引发返卤、泛霜等弊端，增加了改性的难度。许多企业的菱镁制品出现返卤，这是一个重要的原因。

③锯末和珍珠岩使卤液用量增加，导致水料比过大，使大量水分在反应后过剩，这些过剩水分的蒸发，造成了大量的毛细孔，为卤和霜的泛出开辟了通道，加剧了返卤、泛霜。

(2)采用发泡降密增韧的优点

为了解决上述问题，我们近年开展了以发泡取代锯末，珍珠岩等高吸水性材料的研究，并进行了工业化生产应用。实践证明，以发泡取代锯末和珍珠岩，对菱镁材料进行降密是可行的。不论从经济性考虑，还是从改善菱镁性能考虑，采用发泡降密均是较理想的方法，比采用珍珠岩，锯末降密更有优势。它的突出优势有三个：

①菱镁弊病大大减少，有利改性

经我们反复进行对比试验，在同样条件下，采用发泡降密，菱镁制品返卤、泛卤、变形等弊病均有不同程度的减少或克服，表l是我们的试验结果。

注：1、试验采用FP-1发泡剂、稀释30倍发泡、泡沫密度228g／L；

2、试样为200×200×50mm板。

②可大幅降低制品密度

北京某防火板厂采用我们的发泡降密技术后，降密效果十分明显。他们原产品密度为1129kg／m3，采用发泡后，降为820kg／m3。我们在实验室试验，发泡配合轻集料，密度最低可降至300kg／m3。如果发泡技术继续完善，配合适当的轻集料，有望实验菱镁制品的超轻化。

③有利于降低菱镁制品的成本

发泡剂l公斤仅10多元，可制出2～3m3的泡沫，每m3仅几元，远低于珍珠岩及锯末的造价，锯末也要几十元。以发泡取代锯末及珍珠岩可直接降低制品成本。

另外，以发泡取代珍珠岩和锯末，可大幅降低卤水用量。目前，氯化镁价格仍在攀升。降低氯化镁用量，也可间接降低制品成本。

二、主要技术原理

(1)发泡原理

菱镁发泡同水泥、石膏的发泡原理相同，有化学发泡与物理发泡两种方法。化学发泡是采用化学发泡剂与菱镁体系产生化学反应释发气体而发泡，物理发泡则是采用表面活性剂发泡剂，通过发泡机把发泡剂水溶液制成泡沫，再把泡沫与菱镁浆体混合，化学发泡不需发泡机，物理发泡则必须使用发泡机。

化学发泡的优点是制品强度高于物理发泡(在同等密度时)，而且可形成较大的气孔。它的缺点是工艺不易控制，对气温十分敏感，规模化生产必须配备恒温车间或养护窑，而且发泡剂用量大，发泡成本较高(每立方需几十元)。另外，它不适合于辊压工艺。

物理发泡的优点是发泡成本低，发泡剂用量少(每立方只需0.3～0.7kg)、对气温不敏感，10℃以上均可生产、工艺易于控制，生产难度小，可适合于各种工艺。它的缺点是强度不如化学发泡，硬化速度也低于化学发泡，且只能制出泡径小于lmm以下的微孔制品，不能形成大泡径制品。

综合考虑，物理发泡的优势更多一些，目前，在菱镁行业工业化应用的多是物理发泡，化学发泡在小规模手工生产中也有少量应用。生产防火板和菱镁墙板，大多选择物理发泡。因此，下面将重点介绍物理发泡。

(2)降低密度原理

发泡剂所产生的泡沫，可在浆体硬化后形成封闭气孔，根据泡沫加入量的大小，气孔率可达10％～80%。泡沫加入量越大，气孔率越高，则制品越轻。在生产时，可根据密度的需要，来选择合适的泡沫加入量。

(3)改善菱镁性能原理

①降低卤液用量减少返卤和泛霜

采用发泡降低密度，与采用锯末、珍珠岩降低密度相比，卤液用量可降低30%～40％。在我们进行的对比试验中，采用锯末、珍珠岩，卤液用量为654g，而采用发泡，卤液用量仅为350g。卤液用量的大幅降低，可防止因卤液过剩而导致返卤和泛霜。

②降低毛细孔率而抑卤、抑霜、抑水

发泡降低密度，卤液用量少，料液比低，过剩水份的蒸发量少，由水分蒸发造成的毛细孔也随之减少。毛细孔减少后，卤、霜、水相应也减少了通道。这在一定程度上也起到了抑制返卤和泛霜，并提高了耐水性。

③发泡剂的憎水作用抑卤、抑霜、抑水

我们研制的FP—l菱镁专用发泡剂，是一种憎水性的化学制剂。它在发泡的同时，还可封闭毛细孔，减少卤、霜、水的通道，从而也产生了抑卤抑霜抑水的作用。

④气泡的抗渗作用抑卤、抑霜、抑水

微气泡有着较强的抗渗作用。大量的微气泡占据了菱镁硬化体的自由空间，切断了毛细管的通道。另外，它可以使泌水、沉降减少，细化大毛细孔。试验证明，微气泡的这些作用，可有效抗渗。国家水利科学研究院的试验数据为：混凝土含气量4．8％，不透水压力可达0．68MPa；混凝土含气量升至10％左右时，不透水压力就可增至0．82MPa。同样的道理，当菱镁发泡以后，微气泡对毛细孔的细化及切断作用，对卤、霜的外泛与水的内渗有着双重的抑制作用。

⑤发泡对翘曲变形的抑制

引起翘曲变形的因素一是不均匀干缩，二是热应力，对此二者，发泡均有一定的抑制作用。发泡剂的表面活性作用，可以对固体颗粒产生分散作用，使浆体更加匀质。同时，发泡可大量降低卤水用量，在一定程度上也减少了干缩的程度。在另一方面，发泡形成的大量气孔，可吸纳一部分热应力，从而减少热应力变形。在对比试验中，发泡制品的变形明显要小一些。

三、发泡菱镁的应用范围