1.本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种纳米发泡剂发泡装置及其应用。
背景技术：2.普通泡沫混凝土作为新型的无机防火保温材料，普遍存在密度大，强度低以及保温性不及有机材料等缺陷，但是综合相比，它仍然是有机易燃材料的最佳取代品。目前，普通泡沫混凝土在各个领域的应用并没有被广泛推广使用，主要是由于干密度和抗压强度问题。因为泡沫混凝土的干密度和抗压强度指标是相互对立的。而国内主要的研究是重点解决在降低泡沫混凝土干密度的前提条件下，如何提高其抗压强度，以及平衡泡沫混凝土的其他性能。
3.纳米发泡剂是一种新型的发泡剂，用于生产轻质高效的泡沫混凝土建筑材料，与普通泡沫混凝土建筑材料相比，具有更高的强度、更小的含水率、更好的保温性能。但是生产普通泡沫混凝土的发泡设备无法将纳米发泡剂发出合格的泡沫，如果可以解决这个技术难题，可以使得纳米泡沫混凝土能够实现大规模生产应用。
技术实现要素：4.本发明旨在解决现有技术中普通的发泡设备不能将纳米发泡剂产出合格泡沫的问题。为此，本发明的目的在于提供一种纳米发泡剂发泡装置及其应用。
5.纳米发泡剂是指一类包括纳米粒子、表面活性剂和助剂等组分的发泡剂组合物，其具有较大的发泡效率和良好的稳泡性能。与普通的市售发泡剂相比，采用该纳米发泡剂可以制成纳米级的泡沫，且更均匀和稳定。以纳米发泡剂产生的泡沫制成的纳米泡沫混凝土，具有分散均匀，尺寸极小的气孔，体现出独特的优异性能。因此，针对该纳米发泡剂的特点，本发明人通过其发泡原理的研究，开发出用于配套纳米发泡剂发泡的发泡设备，以及可以大规模生产纳米泡沫混凝土的组合设备。
6.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
7.本发明的第一方面提供了一种纳米发泡剂发泡装置，包括：
8.发泡腔体，用于产出纳米泡沫；所述发泡腔体内部设有填料；
9.空压机，所述空压机与所述发泡腔体相连；
10.所述发泡腔体的动态空气压力值≥1mpa。
11.根据本发明所述的纳米发泡剂发泡装置，至少具有如下有益效果：能够优质高效地生产出合格的纳米泡沫，填补了目前该种类设备的空白。
12.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡腔体的动态空气压力值为1mpa～3mpa。通过提高发泡腔体的动态空气压力值，可以高效地生产出合格的纳米泡沫。
13.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡腔体为管状。
14.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡腔体的直径为
80mm～100mm，长度为0.8m～2m。通过增加发泡腔体的体积，可以相应增加腔体内部的填料，使得液相气相两相物质的混合面积增加，从而进一步使得气液两相物质更加充分地得到混合，继而有利于高效产出合格的泡沫。
15.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡腔体的出口直径为20mm～50mm。通过调整发泡腔体的出口直径，能够更好地产出合格的纳米泡沫。
16.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡腔体中的气相和液相的体积比例为(170～300)：1。通过调整气相液相的混合比例，使得气液两相物质在发泡腔体内均匀挤压推进，充分混合，不会产生气压冲破发泡液体，发泡液体未能发泡以及被挤出发泡腔体等现象。
17.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述填料包括钢丝球、钢丝网中的至少一种。
18.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施例，所述钢丝球和钢丝网的钢丝均为不锈钢絮状丝。
19.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述填料的直径为40mm～60mm。
20.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，还包括发泡液池，所述发泡液池与所述发泡腔体相连。发泡液池用于向发泡腔体提供纳米发泡剂或其制成的纳米发泡液。
21.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡液池通过泵与所述发泡腔体相连。
22.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡腔体的进口端设有排空阀。
23.根据本发明所述纳米发泡剂发泡装置的一些实施方式，所述发泡腔体的出口端设有泡沫检验阀。
24.本发明的第二方面提供了一种纳米泡沫的制备方法，是采用根据本发明第一方面所述的纳米发泡剂发泡装置，对纳米发泡剂进行发泡，得到所述的纳米泡沫。
25.根据本发明所述纳米泡沫制备方法的一些实施方式，所述纳米发泡剂包括纳米粒子、表面活性剂和助剂。
26.根据本发明所述纳米泡沫制备方法的一些实施例，按质量百分比计，所述纳米发泡剂包括1％～30％纳米粒子，1％～40％表面活性剂，50％～85％助剂。
27.根据本发明所述纳米泡沫制备方法的另一些实施例，按质量百分比计，所述纳米发泡剂包括5～10％纳米粒子，10％～20％表面活性剂，70％～80％助剂。
28.根据本发明所述纳米发泡剂的一些实施方式，所述纳米粒子包括纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米凹凸棒土、纳米高岭土粉、纳米蒙脱土粉、纳米膨润土粉中的至少一种。
29.根据本发明所述纳米发泡剂的一些实施方式，所述表面活性剂包括硫酸盐类表面活性剂、磺酸盐类表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
30.根据本发明所述纳米发泡剂的一些实施方式，所述助剂包括聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化
乙烯、聚丙烯酸、三乙醇胺、氯化钠、氯化镁、硅酸钠、硝酸钙中的至少一种。
31.根据本发明所述纳米泡沫制备方法的一些实施方式，将纳米发泡剂与水制成纳米发泡液，然后再用于发泡。
32.根据本发明所述纳米发泡液的一些实施例，纳米发泡剂与水的质量比为1：(200～500)。
33.根据本发明所述纳米发泡液的另一些实施例，纳米发泡剂与水的质量比为1：(250～500)。
34.本发明的第三方面提供了一种纳米泡沫混凝土生产设备，包括根据本发明第一方面所述的纳米发泡剂发泡装置。
35.根据本发明所述纳米泡沫混凝土生产设备的一些实施方式，所述纳米泡沫混凝土生产设备还包括纳米发泡剂的稀释、搅拌、混合装置。
36.本发明的第四方面提供了根据本发明第一方面所述的纳米发泡剂发泡装置在制备纳米泡沫混凝土中的应用。
37.根据本发明所述的应用，至少具有如下有益效果：将该发泡装置用于生产纳米泡沫，继而应用于制备泡沫混凝土，能够大幅度改善泡沫混凝土的性能。这种纳米泡沫混凝土与普通泡沫混凝土建筑材料相比，具有更高的强度、更小的含水率、更好的保温性能，可以扩大其使用范围，实现大规模生产应用。
38.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
39.图1为实施例纳米发泡剂发泡装置的示意图。
40.附图标记：发泡液池1；泵2；空压机3；排空阀4；发泡腔体5；填料6；泡沫检验阀7。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.下面参考图1描述本发明实施例的纳米发泡剂发泡装置。
45.如图1所示，本发明实施例的纳米发泡剂发泡装置，包括发泡腔体5和空压机3，发泡腔体5用于产出纳米泡沫，其内部设有填料6；空压机3与发泡腔体5通过管道相连。
46.本发明实施例的发泡装置中，发泡腔体5的动态空气压力值≥1mpa。发泡腔体的压力形成是通过空压机对空气压缩产生的，通过控制发泡腔体的动态空气压力值≥1mpa，可以高效地生产出合格的纳米泡沫。
47.在本发明的一些实施例中，发泡腔体5的动态空气压力值为1mpa～3mpa。
48.在本发明的一些实施例中，空压机3的工作功率为4kw～80kw。通过控制空压机的功率，可以有效提高发泡腔体的动态压力值。
49.在本发明的一些实施例中，发泡腔体5为管状。
50.在本发明的一些实施例中，发泡腔体5的直径为80mm～100mm，长度为0.8m～2m。
51.本发明实施例的发泡装置中，通过增加发泡腔体的直径和长度，从而相应增加了腔体内部的填料，使得液相气相两相物质的混合面积增加，从而使得气液两相物质更加充分地得到混合。而且通过控制发泡腔体的出口面积，也可以提高发泡腔体的动态压力值。
52.在本发明的一些实施例中，发泡腔体5的出口直径为20mm～50mm。
53.在本发明的一些实施例中，发泡腔体5中的气相和液相的体积比例为(170～300)：1。
54.本发明实施例的发泡装置中，通过调整气相液相混合比例，使得气液两相物质在发泡腔体内均匀挤压推进，充分混合，不会产生气压冲破发泡液体，发泡液体未能发泡以及被挤出发泡腔体的现象。气液两相物质的混合比例可以通过控制空压机压力和发泡液泵的功率进行调整。
55.在本发明的一些实施例中，填料6为钢丝球、钢丝网中的至少一种。
56.在本发明的一些具体示例中，填料6为不锈钢絮状钢丝球，其直径为40mm～60mm，重量为10g～15g。
57.在本发明的一些示例中，填料6可选用市售的细密大号清洁卫生用钢丝球。
58.在本发明的一些实施例中，发泡装置还包括发泡液池1，发泡液池1与发泡腔体5通过管道相连。发泡液池1用于向发泡腔体5提供纳米发泡剂或其制成的纳米发泡液。
59.在本发明的一些实施例中，发泡液池1通过泵2与发泡腔体5相连。
60.在本发明的一些实施例中，发泡腔体5的进口端设有排空阀4。
61.在本发明的一些具体示例中，泵2与空压机3分别通过管道与发泡腔体5的进口相连，在连接进口的管道上设有排空阀4。在一些示例中，排空阀4设置在远离发泡腔体5进口的管道一侧。
62.在本发明的一些实施例中，发泡腔体5的出口端设有泡沫检验阀7。
63.在本发明的一些具体示例中，发泡腔体5的出口端设有排出泡沫的管道，在管道上设有泡沫检验阀7。在一些示例中，泡沫检验阀7设置在远离管道出口的一侧。
64.本发明通过提高发泡腔体的空气压力值、增加发泡腔体的体积以及调整气相液相混合比例等手段，成功地实现了纳米发泡剂的高效发泡。在实际的制造中，可以根据不同的出率要求，选配不同的空压机、发泡液泵和管状发泡腔体。通过试验，得出具体气压、液压和管状发泡腔体的直径、长度、出口门直径等参数，继而能够做出符合要求的发泡设备。
65.本发明为生产轻质高效的纳米泡沫混凝土建筑材料提供了专用的配套设备。通过采用本发明提供的发泡装置，能够使用纳米发泡剂优质高效地产出合格的泡沫。
66.本发明的实施例还提供了一种纳米泡沫的制备方法，是采用前述实施例的纳米发
泡剂发泡装置，对纳米发泡剂进行发泡，得到纳米泡沫。
67.在本发明的一些实施例中，纳米发泡剂包括纳米粒子、表面活性剂和助剂。
68.在本发明的一些实施例中，按质量百分比计，纳米发泡剂包括5～10％纳米粒子，10％～20％表面活性剂，70％～80％助剂。在一些示例中，纳米粒子包括纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米凹凸棒土、纳米高岭土粉、纳米蒙脱土粉、纳米膨润土粉中的至少一种；表面活性剂包括硫酸盐类表面活性剂、磺酸盐类表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种；助剂包括聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、三乙醇胺、氯化钠、氯化镁、硅酸钠、硝酸钙中的至少一种。
69.在本发明的一些实施例中，纳米发泡剂为粉状。
70.在本发明的一些实施例中，将纳米发泡剂与水制成纳米发泡液，然后再用于发泡。
71.在本发明的一些实施例中，纳米发泡剂与水的质量比为1：(250～500)。
72.通过采用本发明提供的纳米发泡剂发泡装置，可以含有前述类似组成的纳米发泡剂或纳米发泡液进行催生发泡。纳米发泡剂或者纳米发泡液的具体组成，可以参见cn107117852a(泡沫混凝土纳米发泡剂组合物及其砌块及其制造方法)、cn113264725a(一种泡沫混凝土及其制备方法和应用)、cn113185220a(一种轻质混凝土)等公开的纳米发泡剂或纳米发泡液组成。
73.本发明的实施例还提供了一种纳米泡沫混凝土生产设备，包括前述实施例的纳米发泡剂发泡装置。
74.在本发明的一些实施例中，纳米泡沫混凝土生产设备还包括纳米发泡剂的稀释、搅拌、混合装置。在一些示例中，纳米泡沫混凝土生产设备还包括粉状纳米发泡剂的专用稀释、搅拌、混合装置。
75.本发明实施例提供的纳米泡沫混凝土生产设备含有纳米发泡剂发泡装置，可以生产出性能良好的纳米泡沫混凝土材料。通过使用该生产设备得到的纳米泡沫混凝土，与普通泡沫混凝土建筑材料相比，具有更高的强度、更小的含水率、更好的保温性能。纳米泡沫混凝土的相关示例也可以参见cn107117852a、cn113264725a、cn113185220a等公开的内容。所以说，本发明提供的这种纳米发泡剂发泡装置和泡沫混凝土生产设备适用于大规模生产，具有广阔的应用前景。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
77.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种纳米发泡剂发泡装置，其特征在于，包括：发泡腔体，用于产出纳米泡沫；所述发泡腔体内部设有填料；空压机，所述空压机与所述发泡腔体相连；所述发泡腔体的动态空气压力值≥1mpa。2.根据权利要求1所述的一种纳米发泡剂发泡装置，其特征在于，所述发泡腔体为管状。3.根据权利要求1或2所述的一种纳米发泡剂发泡装置，其特征在于，所述发泡腔体的直径为80mm～100mm，长度为0.8m～2m。4.根据权利要求3所述的一种纳米发泡剂发泡装置，其特征在于，所述发泡腔体的出口直径为20mm～50mm。5.根据权利要求1所述的一种纳米发泡剂发泡装置，其特征在于，所述发泡腔体中的气相和液相的体积比例为(170～300)：1。6.根据权利要求1所述的一种纳米发泡剂发泡装置，其特征在于，所述填料包括钢丝球、钢丝网中的至少一种。7.根据权利要求1所述的一种纳米发泡剂发泡装置，其特征在于，还包括发泡液池，所述发泡液池与所述发泡腔体相连。8.一种纳米泡沫的制备方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的纳米发泡剂发泡装置，对纳米发泡剂进行发泡，得到所述的纳米泡沫。9.一种纳米泡沫混凝土生产设备，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的纳米发泡剂发泡装置。10.权利要求1至7任一项所述的纳米发泡剂发泡装置在制备纳米泡沫混凝土中的应用。
技术总结本发明公开了一种纳米发泡剂发泡装置及其应用。这种发泡装置包括：发泡腔体，用于产出纳米泡沫；所述发泡腔体内部设有填料；空压机，所述空压机与所述发泡腔体相连；所述发泡腔体的动态空气压力值≥1MPa。本发明提供的纳米发泡剂发泡装置能够优质高效地生产出合格的纳米泡沫，填补了目前该种类设备的空白。将该发泡装置用于生产的泡沫，继而应用于制备泡沫混凝土，能够大幅度改善泡沫混凝土的性能，可以扩大其使用范围，实现大规模生产应用。实现大规模生产应用。实现大规模生产应用。
技术研发人员：冯跃进
受保护的技术使用者：镇江宜发新材料科技有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
