1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29958
(51) C04B 38/10 (2006.01)
C08L 89/04 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1232.1
(22) 18.09.2013
(45) 15.06.2015, бюл. №6
(72) Мусабеков Куанышбек Битуович; Оспанова
Жанар Бесембаевна; Айдарова Сауле Байляровна;
Токтарбай Жексенбек; Әбеу Нұргелді; Мусабеков
Нурлан Куанышбекович
(73) Дочернее государственное предприятие на
праве хозяйственного ведения "Центр физико-
химических методов исследования и анализа"
Республиканского государственного предприятия на
праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный университет им. аль-Фараби"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ПЕНОБЕТОНА
(57) Изобретение относится к промышленности
строительных материалов и может быть
использовано для получения пенобетонов, а также в
производстве устойчивых пен для пожаротушения.
Достигаемый технический результат -
упрощение процесса, повышение устойчивости и
кратности пены.
Способ включает гидролиз щелочью -
гидроокисью натрия в течение 5-6 часов при
температуре 120-130°С белоксодержащего сырья -
бросовой овечьей шерсти, нейтрализацию до
pH 8,5-9, стабилизацию до pH 6-6,5, при следующем
соотношении компонентов, масс.%: овечья шерсть
100, щелочь 20-45, кислота серная - 16-30,
сернокислое железо (II) 15-25, вода - остальное.
(19)KZ(13)A4(11)29958

2. 29958
2
Изобретение относится к промышленности
строительных материалов и может быть
использовано для получения пенобетонов, а также в
производстве устойчивых пен для пожаротушения.
Известен состав пенообразователя для
производства пенобетонов (Предварительный
патент №5921 РК, МПК6
С04В 38/10, опубл.
16.03.98, бюл. №2), содержащий продукты
гидролиза нерастворимых белков, натриевую соль
карбоксиметилцеллюлозы, нитрит кальция и воду,
при следующем соотношении компонентов, масс.%:
продукты гидролиза
нерастворимых белков 2,0-3,0
натриевая соль
карбоксиметилцеллюлозы 0,02-0,04
нитрит кальция или магния,
или триполифосфат натрия 0,04-0,06
вода остальное,
который получают автоклавированием суспензии
из дробленых рогов или копыт в течение 4 часов при
давлении 0,3 МПа, с последующим фильтрованием
на вакуумном фильтре.
Недостатком данного изобретения является то,
что гидролиз нерастворимых белков осуществляют
в 25%-ном растворе NH4OH, который является
опасным реагентом для здоровья человека. Кроме
того, автоклавное оборудование сложно в
аппаратурном оформлении и требует больших
энергозатрат.
Наиболее близким к предлагаемому способу
получения белкового пенообразователя является
способ, включающий гидролиз любых
белоксодержащих материалов (крови, рогов, копыт,
перьев, соевых бобов и т.п.) до pH 11-13,
нейтрализацию гидролизата до pH 8-8,5 с
одновременным его упариванием, предпочтительно
до 45-55% объема раствора и стабилизацию до pH
6,5-7,5. Гидролиз проводят при температуре
80-90°С. Полученный продукт имеет стойкость
пены в пределах 8 час., кратность пены 100
(Предварительный патент №4653 РК, МПК6
С04В 38/10, опубл. 16.06.1997, бюл. №2).
Недостатком способа является получение
пенообразователя с низкой пенообразующей
способностью. Получение устойчивой и
высокократной пены возможно только из
высококонцентрированного раствора
пенообразователя после упаривания.
Задача изобретения - разработка способа
получения качественного белкового
пенообразователя, обладающего высокой
устойчивостью и кратностью пены, и также высокой
стойкостью пены в цементном тесте.
Технический результат - упрощение процесса,
повышение устойчивости и кратности пены.
Технический результат достигается
предлагаемым способом получения белкового
пенообразователя для пенобетона, включающим
щелочной гидролиз белоксодержащих материалов
до pH 11-13 при повышенной температуре,
нейтрализацию, стабилизацию, но в отличие от
известного в качестве белоксодержащего материала
используют овечью шерсть, гидролиз проводят при
температуре 120°-130°С в течение 5-6 часов,
нейтрализацию осуществляют до pH 8,5-9, а
стабилизацию - до pH 6-6,5 при следующем
соотношении компонентов в масс.%.:
овечья шерсть - 100;
щелочь - 20-45;
кислота серная - 16-30;
железо закисное сернокислое - 15-25;
вода - остальное.
Состав компонентов белкового пенообразователя
подобран экспериментально.
В качестве исходного сырья используют овечью
шерсть, которая в отличие от другого
кератинсодержащего сырья является
возобновляемым и доступным природным сырьем и
экологически безопасным продуктом. Кроме того,
можно использовать в качестве исходного сырья
бросовую грубую немытую шерсть. Применение
шерсти в качестве сырья для получения
пенообразователей определяет новизну настоящего
технического решения.
Гидролиз проводят при температуре 120°-130°С,
т.к. при этой температуре происходит почти полное
растворение сырья и достигается требуемое
качество гидролизата. При более низкой
температуре в смеси много непрореагировавших
остатков, а проведение гидролиза при более
высокой температуре ведет к дополнительному
расходу энергии и на качество полученного
продукта существенного влияния не оказывает.
Оптимальным временем гидролиза является
продолжительность 5-6 часов. При сокращении
времени проведения гидролиза в продукте
присутствуют остатки нерастворившейся шерсти,
что указывает на то, что продолжительность
гидролиза была недостаточной и реакция прошла не
до конца. При увеличении времени гидролиза
полученный продукт становится вязким и в нем
появляются сгустки, что является нежелательным.
Проведение гидролиза до pH ниже 11 не
позволяет провести реакцию до конца, а повешение
pH свыше 13 ведет к нецелесообразному
перерасходу щелочи. Нейтрализация до значения
рН=8,5-9 раствором серной кислоты дает
необходимую кратность пены, а стабилизация до
значений pH 6-6,5 дает необходимую устойчивость
пены. Кроме того использование растворов с
нейтральным pH позволяет получить экологически
безопасный пенообразователь и возможность его
хранения в любой таре.
Способ осуществляют следующим образом.
Кератинсодержащее сырье - предварительно
очищенную от мусора и других примесей овечью
шерсть разваривают в водном растворе едкого натра
при температуре 120-130°С в течение 5-6 часов
(кератинсодержащее сырье не требует измельчения,
в процессе гидролиза наблюдается гомогенизация
раствора уже через 2 часа). После окончания
гидролиза раствор охлаждают до комнатной
температуры. Полученный гидролизат
нейтрализуют технической серной кислотой до pH
8,5-9 и стабилизируют железом закисным

3. 29958
3
сернокислым (FeSO4*7H2O) до pH 6-6,5 и в таком
виде используют.
Для определения пенообразующей способности
и устойчивости пены через раствор пенообазователя
пропускают воздух в течение 1 минуты и
фиксируют объем полученной пены.
Пенообразующую способность растворов
оценивают по кратности пены (К), вычисленной как
отношение пены (Vп, см3
) к объему раствора
(Vp, см3
), пошедшего на ее образование:
pV
V
K п
 ,
Vp
гVVp 
 где Vг, см3
- объем газа.
Для определения коэффициента стойкости пены
в цементном тесте равные объемы цементного теста
(водоцементное соотношение В/Ц=0,45) и пены
смешивают в течение 1 минуты, после чего
измеряют объем полученной пенобетонной массы.
Коэффициент стойкости пены (С) в цементном
тесте рассчитывают по формуле: C=Vпб/(Vц+Vп),
где: Vпб - объем пенобетонной массы, см3
; Vц -
объем цементного теста, см3
; Vп - объем пены, см3
.
Испытания описаны в примерах 1-3.
Пример 1. К шерсти добавляют раствор едкого
натрия и при температуре 120°С осуществляют
гидролиз до pH 13 в течение 5 часов. Затем
гидролизат охлаждают и осуществляют
нейтрализацию серной кислотой до pH 8,5. Затем
раствор смешивают с сернокислым железом и
стабилизируют до pH 6,5.
Пример 2. Способ осуществляют аналогично
примеру 1, но гидролиз осуществляют при
температуре 130°С до pH 12, нейтрализацию до pH 8.
Пример 3. Способ осуществляют аналогично
примеру 1, но гидролиз осуществляют при
температуре 130°С до pH 11 в течение 6 часов,
нейтрализацию до pH 8-8,5, а стабилизацию до pH 6.
Результаты испытаний полученных
пенообразователей приведены в таблице.
Таблица
Показатели Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пенообразователь,
полученный по прототипу
Кратность
пены
150 150 150 100
Устойчивость пены,
час.
36 36 36 8
Коэффициент
стойкости пены в
цементном тесте, С
0,95 0,95 0,95 0,9
Из таблицы видно, что предложенный способ
обеспечивает получение белкового
пенообразователя, позволяющего получать
устойчивые и высокократные пены, пригодные по
своим свойствам для производства пенобетонов и
для пожаротушения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения белкового пенообразователя
для пенобетона, включающий щелочной гидролиз
белоксодержащих материалов до рН 11-13 при
повышенной температуре, нейтрализацию,
стабилизацию, отличающийся тем, что в качестве
белоксодержащих материалов используют овечью
шерсть, гидролиз проводят при температуре 120-
130°С в течение 5-6 часов, нейтрализацию
осуществляют до рН 8,5-9, а стабилизацию - до рН
6-6,5 при следующем соотношении компонентов в
масс.%:
овечья шерсть - 100;
щелочь - 20-45;
кислота серная - 16-30;
железо закисное сернокислое - 15-25;
вода - остальное.
Верстка Н.Киселева
Корректор К.Нгметжанова