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能起泡的介質有如表面活性劑,在氣泡表面吸附著定向排列的一層表面活性劑分子,當其達到一定濃度時,氣泡壁就形成了一層堅固的薄膜。表面活性劑吸附在氣液界面上,造成液面表面張力下降,從而增加了氣液接觸面,這樣氣泡就不易合并。氣泡的相對密度比液體本身小得多,當上升的氣泡透過液面時,又把液面上的一層表面活性劑分子吸附上去。因此,暴露在空氣中的吸附有表面活性劑的氣泡膜和溶液里的氣泡膜不一樣,它包有兩層表面活性劑分子,形成雙分子膜,被吸附的表面活性劑對液膜具有保護作用。消泡劑就是要破壞和抑制此薄膜的形成,消泡劑進入泡沫的雙分子定向膜,破壞定向膜的力學平衡而達到破泡作用。

消泡劑必須是不溶于起泡介質的物質,它能以液滴、或包裹固體質點的液滴、或固體質點的形式被分散到起泡的介質中。消泡劑比起泡介質有更低的表面張力,能自發地進入液膜而使氣泡破裂。

消泡劑易于在溶液表面鋪展,自動在泡沫表面展開,會帶走鄰近表面的一層溶液,使液膜局部變薄,達到臨界厚度,液膜破裂,泡沫破壞。消泡劑在溶液表面鋪展越快,則使液膜變的越薄,泡沫破壞速度加快,消泡作用加強。因此,消泡的原因一方面在于易于鋪展,吸附的消泡劑分子取代了起泡劑分子,形成了強度較差的膜。同時在鋪展過程中帶走鄰近表面層的部分溶液,使泡沫液膜變薄,降低了泡沫的穩定性,使之易于破壞。

一種優秀的消泡劑必須同時兼顧消、抑泡作用,即不但應該迅速使泡沫破壞,而且能在相當長的時間內防止泡沫生成。發生此種情況的原因,可能與溶液中起泡劑(表面活性劑)的臨界膠束濃度是否超過有關。在超過的溶液中,消泡劑(一般為有機液體)有可能被增溶,以致于失去在表面鋪展的作用,消泡效力大減。經過一段時間后,隨著消泡劑被逐步增溶,消泡效果相應減弱。

1、主要防泡劑:主要活性組分,通常是不溶性的顆粒狀物質,如被硅油處理過的疏水二氧化硅、脂肪胺、石蠟等。

2、輔助消泡劑:是起調節作用的活性組分,改善主消泡劑的表面效應,對主消泡劑起增效作用。如脂肪醇、脂肪酸酯等。

3、載體:對主要和輔助消泡劑起支持的作用,水就是最為方便和經濟的載體

4、乳化劑和展開劑:是使消泡劑活性組分在起泡的介質中立即分散,更快更多地接觸表面,從而提高消泡劑的展開效率。常用的乳化劑有有機酯及乙基氧化產品。

5、穩定劑與配合劑:是提高消泡劑穩定性和貯存時間的添加劑,水基消泡劑的穩定劑常是一種防腐劑,防止產品在貯存過程中被細菌破壞。配合劑常用的有油酸、己二醇等。

有機硅消泡劑的活性組分和性能:

1、活性組分:有機硅消泡劑的主要組分是由在室溫下能保持液態的線狀聚硅氧烷(英文名:Polysiloxane,Silicones)(又稱硅油)作為活性劑,聚硅氧烷主要有以下類型;

聚二甲基硅氧烷:分子式如下:

Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3

氟硅氧烷:分子式如下:

乙二醇硅氧烷:分子式如下:

硅油常溫下是不揮發的油狀液體,在水、動植物油及礦物油中不溶,或溶解度很小,既能耐高溫,也能耐低溫。化學性能惰性,物理性性能穩定,無生物活性。

2、有機硅消泡劑的性能:有機硅消泡劑具有破泡、脫泡和抑泡三種功能。

3、有機硅消泡劑的特性

【外觀】白色粘稠乳液

【PH 值】6-8

【水稀釋性】 0.5%-5.0%的發泡液稀釋

【揮發性】不揮發物

【穩定性】3000轉/20分鐘不分層

【離子特性】非離子型

【耐溫特性】130℃不破乳、不漂油、不分層

2、表面張力小:硅油的表面能力一般為20-21達因/厘米,比水(72達因/厘米)及一般起泡液的表面張力都小,消泡效能好。

3、熱穩定性好:以常用的二甲基硅油為例,它長時間可耐150℃,短時間可耐300℃以上,其Si-O鍵不分解。就確保了有機硅消泡劑可在廣闊的溫度范圍內使用。

4、化學穩定性好:由于Si-O鍵比較穩定,所以硅油的化學穩定性很高,很難與其它物質發生化學反應。因此,只要配制合理,有機硅消泡劑允許在含酸、堿、鹽的體系中使用。

5、生理惰性:硅油已被證明對人畜沒有毒性,其半致死劑量大于34克/公斤。所以有機硅消泡劑(在適宜無毒乳化劑等搭配下)可安全地用于食品、醫療、醫藥及化妝品等工業上。

6、消泡力強:有機硅消泡劑不僅能有效地破除已經生成的泡沫,而且可以顯著地抑制泡沫,防止泡沫的生成。它的使用量很少,只要加入起泡介質重量的百萬分之一(1ppm),即能產生消泡效果。其常用范圍是1至100ppm。不但成本低,而且不污染被消泡的物質。

在硅醚共聚物的分子中,硅氧烷段是親油基,聚醚段是親水基。聚醚鏈段中聚環氧乙烷鏈節能提供親水性和起泡性,聚環氧乙烷鏈節能提供疏水性和滲透力,對降低表面張力有較強的作用。聚醚鏈端的基團對硅醚共聚物的性能也有很大的影響。常見的端基有羥基、烷氧基等。調節共聚物中硅氧烷段的相對分子質量,可以使共聚物突出或減弱有機硅的特性。同樣,改變聚醚段的相對分子質量,會增加或降低分子中有機硅的比例,對共聚物的性能也會產生影響。聚醚改性有機硅消泡劑很容易在水中乳化,亦稱作"自乳化型消泡劑"。在其濁點溫度以上時,失去對水的溶解性和機械穩定性,并耐酸、堿和無機鹽,可用于苛刻條件下的消泡。

為改善用于水基油墨、涂料、切削液等親油性,在聚醚改性有機硅的共聚物分子中部分甲基用長鏈烷基取代,可以更有效地發揮消泡效果。為使在濁點溫度以下也能有較好的消泡性,商品自乳化型消泡劑中通常都配有二甲基硅油——-白炭黑膏狀物,這時在濁點溫度下聚醚改性有機硅表面活性劑又可作為二甲基硅油的乳化劑而發揮分散、乳化作用。

有機硅用作噴染消泡劑,已有不少文獻報道。老的染色工藝,一般應用二甲基聚硅氧烷消泡劑,就可達到滿意的消泡劑效果,并保證染色均勻。但新的染色工藝,使用了高溫高壓機械,在這種機械里,被染物受染色液的噴射而運動,同時被染色。雖產生的泡沫可由普通的有機硅消泡劑消泡,但在高溫高壓下,一般的硅氧烷消泡劑會產生薄膜狀沉淀而使被染物產生斑點。應用嵌段共聚物就能克服以上缺點,因為這些消泡劑組分能溶于冷水,而不溶于熱水,所以能起消泡作用。但只用這種共聚物消泡劑的消泡效果不令人滿意,若在共聚物中加入一定量的霧狀SiO2,就可達到令人滿意的消泡效果,并生產出染色均勻的織物。用于滌綸織物高溫染色工藝、發酵工藝中的消泡。此外,也可用于二乙醇胺脫硫體系的消泡及各種油劑、切削液、不凍液、水性油墨等體系的消泡,也適用于印刷行業感光樹脂制版后,洗掉未固化樹脂的消泡,是一種很有代表性、性能優良、用途廣泛的有機硅消泡劑。