Page 218 - 《精细化工》2020年第11期
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·2364·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            是研究热点。                                             院有限公司；特制石英玻璃量杯（按照《气泡混合
                 国外蛋白基发泡剂的研制主要集中在二十世纪                          轻质土填筑工程技术规程》要求自制                 [17] ）。
            70~90 年代，形成了大量专利           [5-7] 。中国蛋白基发泡          1.2    制备
            剂的发展主要集中在本世纪初，许多学者以生活中                             1.2.1    发泡剂母液的制备
                                  [8]
            常见的动物蛋白（人发 、牛蹄角                 [9-10] 、猪蹄角 [11]       不同发泡剂的原料配比并不一致，以自制发泡
            等）、植物蛋白（菜籽粕           [12] 、糖糟 [13] 等）、微生物蛋        剂 F-6 为例。在烧杯中依次加入 10.0 g 明胶、0.1 g
            白 [14] 为原料制备发泡剂母液。也有学者力求性能均                        碱性蛋白酶、0.2 g 氢氧化钙和 200  mL 水，充分搅
            衡，搭配使用动物蛋白和植物蛋白制得发泡剂母液                     [12] ，  拌均匀，测定此时溶液的 pH 值，以确定是否能够
            母液再与其他表面活性物质按一定比例复配后即得                             满足碱性蛋白酶的激活要求（考虑到水解过程中 pH
            蛋白基发泡剂。现有公开的文献资料显示                     [1-2,8-14] ，  值会逐渐降低，搅拌后的溶液 pH 宜在 12 左右）。
            蛋白基发泡剂的稳泡性能总体较好，但是起泡性能                             将该烧杯置于 50  ℃的恒温水浴下持续加热 40 min，
            普遍较差，发泡倍数基本在 50 倍以下。此外，当前                          每隔 10  min 需搅拌约 5  s，水解后过滤，再缓慢滴
            报道通常只对研制的发泡剂做气泡性能测试，而并                             入稀盐酸，直至溶液的 pH 约为 7，二次过滤。将盛
            未将发泡剂用于制备气泡混合轻质土或泡沫混凝土                             放溶液的烧杯放入 80  ℃烘箱中，除去多余水分直
            试样，这也使得对于发泡剂的评价结果不够全面。                             至溶液剩余约 70 g，即得发泡剂母液。
                 关于蛋白基发泡剂母液的起泡机理，一些学者                          1.2.2    发泡剂的复配
            做过深入研究，发现只有蛋白质的不完全水解产物                                 复配实验主要分两个阶段进行。第一，单因素
            才具有较好的起泡效果，水解过度或水解程度不足                             重复实验阶段，主要是针对各原料进行用量梯度实
            都会影响起泡效果         [15] 。后经实验证明     [16] ，当蛋白质       验，以确定单一原料用量变化对于发泡剂性能的影
            水解产物的相对分子质量分布在 10000 以下时，起                         响；第二，全面实验阶段，主要是基于单因素重复
            泡效果会有显著提升。现有文献                [1-2,8-14] 通常直接在     实验的结果，在合适用量范围内选取因素水平，确
            原料蛋白中加入碱、酸或盐等物质，通过长时间高                             定发泡剂的配方。上述两个实验的目的虽然不同，
            温加热，破坏蛋白质的结构，促使蛋白质水解，这                             但流程基本一致，以发泡剂 F-6 为例：取前述 70  g
            样需要耗费较多的时间，且会耗费较多的资源。                              发泡剂母液与 38 g LAS-30 和 18 g AES 混合，60 ℃
                 基于上述分析，本文采用水解效率更高且对环                          的恒温水浴中加热并搅拌，直至所有物质溶解；将
            境更友好的酶催化水解方式，以碱性蛋白酶催化水                             盛放溶液的烧杯放入 80  ℃烘箱中，除去多余水分
            解明胶制取发泡剂母液，并与各表面活性物质开展                             直至溶液剩余约 100 g，即得发泡剂。
            复配实验。研究了各组分对发泡剂稳泡性能和起泡                             1.3   性能评价
            性能的影响，并基于气泡指标初步筛选出性能较优                                 发泡剂的性能评价主要依据《气泡混合轻质土
                                                                                 [17]
            的发泡剂，用以制备气泡混合轻质土试样。测定了                             填筑工程技术规程》 （CJJ/T177—2012）。先采用
            试样的密度，最终优选出综合性能最优的蛋白基发                             压缩空气发泡的方式制备标准气泡柱（装于内径
            泡剂，该发泡剂可用于制备气泡混合轻质土或泡沫                             108 mm，净高 108  mm，壁厚 2  mm 的石英玻璃量
            混凝土。                                               杯），然后测定标准气泡柱的 1 h 泌水量和总泌水量，
                                                               进而计算发泡剂的发泡倍数和 1  h 消泡占比。测定
            1    实验部分
                                                               方法是在规程提供的方案基础上改良后形成，具体
                                                               步骤如下：
            1.1    主要试剂与仪器
                                                                  （1）制备标准气泡柱，每次实验需制备 4 个平
                 明胶（蛋白质质量分数＞82%），济南博智化工
            有限公司；碱性蛋白酶（适宜 pH 范围为 7~13），食                       行试样。
            品级，河南仰韶生化工程有限公司；氢氧化钙，AR，                              （2）将盛有气泡柱的容积为 V 0 的量杯静置于水
            上海沪试实验室器材股份有限公司；十二烷基苯磺                             平桌面上，用玻璃片盖住杯口后立即放入设定温度
            酸钠（质量分数为 30%）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠                          为 20.9~22.1  ℃的恒温养护箱中，1 h 后将量杯中分
            （质量分数为 70%），山东优索化工科技有限公司；                          泌出的水倒入量筒中，测定其体积并记为 V 1 ；继续
            混合蛋白发泡剂，工业级，杭州妙能生物科技有限                             静置直至量杯中的气泡完全消失，将量杯中分泌出
            公司；植物蛋白发泡剂，工业级，深圳市信和塑胶                             的水倒入量筒中，测定其体积并记为 V 2 。
            材料有限公司；动物蛋白发泡剂，工业级，东莞市智                               （3）发泡剂的总泌水量、1 h 消泡占比和发泡倍
            诚塑胶原料有限公司。                                         数分别按公式（1）~（3）计算：
                 0NS100 型电子万能试验机，长春机械科学研究                                         V  V  V 2            （1）
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