近些年来,以氧化镁､氯化镁为主要原料的菱镁制品迅速地进入建材产品市场,取代或即将取代一部分传统产品.其中菱镁波纹瓦(统称轻质瓦),以其光滑､色泽鲜艳､硬度大､耐弯曲､耐日晒､雨淋无污染､无气味等特点,正在迅速地取代以不饱和聚酯和玻纤为原料的“玻璃纲瓦”;以及水泥､石棉为主原料的石棉水泥瓦.另外菱镁道路砖取代水泥预制道路砖,菱镁复合宝丽板以光滑､颜色鲜艳､不燃烧等特点取代木制宝丽板,这说明菱镁产品有广阔前景.菱镁制品在生产过程中由于工艺配方､环境温度等原因的影响会出现种种不良后果,影响产品的外观及内在质量,本文拟从近几年科研及生产实践出发,谈谈表面活性剂在菱镁产品的作用.
1 实验部分
菱镁产品的主要反应原料是:工业氧化镁(MgO),氯化镁(MgCl2),硅酸镁MgSIO3.它们在湿的状态下,按下列方程进行化学反应.AMgO+BMgCl2+CMgSIO3→HO-Mg-O-Mg-O-Mg-O……-Cl(-SiO3)反应后生成链状无机高分子化合物.
参于反应的工业氧化镁是细度为400目的固体,氯化镁和硅酸镁是饱和溶液.这样反应是在一个两相体系(液—固)中进行的,两相间进行反应要求最大的反应接触面:这便给表面活性剂带来了充分发挥其作用的机会.我们给反应液中分别添加了以下几种表面活性剂,反应结果､产品化泛白､水道以及返卤等方面有明显的变化.下面将不同表面活性剂加入后,反应情况表述如表1.
2 机理分析
我们做了数十批质量对照试验,发现加入表面活性剂､十二烷基苯磺钠､磷酸纳及少量OP-10､OS—15以后,产品在返卤､泛白､水道等方面发生了根本性的变化.那么其机理是什么呢?
(1)以汽泡增大反应物接触面的机理.
粉状不溶性氧化镁,在氯化镁水溶液中以包团形式存在,并不是所有氧化镁以分子形态和氯化镁水溶液接触反应,包团内部氧化镁不参予反应.所在这两相反应中固相(氧化镁)分散度愈大,和液相中的氯化镁分子相遇机会愈多,反应机率愈大,反应进行愈彻底.表面活性剂的加入正是起了这样的作用,在反应初期,表面活性剂加入后,在强烈搅拌作用下产生了大量汽泡,增大了固液两相的接触面,大量的氧化镁､氯化镁分子吸咐在气泡表面发生反应.而气泡数十倍,仍至成百倍增大的面积大大地分散了氧化镁分子团:即增大了和氯化镁接触的分子数.
这样,参于反应的氧化镁,以最大量分子数和氯化镁发生反应,所以反应进行得很彻底.余留的氧化镁､氯化镁等,由于在反应过程中有一个高温过程,此时反应温升到80℃左右,维持12小时左右,此间除反应需要的水分外,其余水分则从毛细孔蒸出去了.如果反应不彻底留有大量未反应的MgCl2分子,而此时MgCl2分子也随之而出,在制品表面存积下来,形成盐卤,这便是产品表面出现返卤要理.
表面活性剂的加入,氯氧化反应进行得很彻底,大大减少了未反应的氯化镁分子,故返卤现消失.泛白现象是产品表层中未反应的氧化镁在制品干燥时,原先较大的包团发生粉化,以更细小的粉团型沿毛细孔逸出,在制品表面堆积而成的.表面活性剂加入后这样由于反应进行得彻底,氧化镁剩量变少,所以也克服了产物的泛白现象.而且由于反应彻底,产品强度也大大提高.
(2)表面活性剂的疏水作用.
部分表面活性剂能产生良好的疏水作用,它的加入,使多余的水分,以更细小的的形式蒸发出去,从而不至在产品表面产生较大的毛细孔,而小孔能制止盐分和氧化镁的逸出,从而也改善了泛白及返卤现象.更明显的是消灭了水道现象.
(3)分散颜料的作用.
有色制品中有时用一些无机颜料,如:氧化铁红,氧化铁黄,有时也用有机料如钛箐兰､钛青绿等等.由于颜料不溶于水,所以往往在水中不易分散,形成颜料包团,产品除泛白､返卤等现象外,表面颜色的深浅很不均匀,这一块深,那一块浅,而且时时露白现象出现,大大降低了产品的表观质量,有时甚至造成废品.加入表面合性剂以后,由于其表面分散作用,颜料颗粒度变小,颜料能均匀地分散在反应介质之间,反应后则均匀地分布在聚合物之中,故而产品色泽均匀､鲜亮,而且由于分散度增大,表面结合增大,着色更为牢固.
通过几年生产的实践及试验,及以上的理论分析说明,表面活性剂在菱镁制品中,尽管不参与化学反应,但却起着至关重要的作用.今后我们将更进一步进行探索,以便选出效果最好､价格最低的表面活性剂,从根本上解决产品的返卤､泛白及颜色不均等问题.
参考文献:
[1][美]H.艾林.王作新译.基础化学动力学[M].北京:科学出版社,1986.
[2]徐振蕃.聚合物助剂[M].上海:上海科技文献出版社,1979.
