有機硅消泡劑的作用機理及其分類應(yīng)用
來源:創(chuàng)+引 作者:強力化工 發(fā)布時間:2022-09-06 10:06 閱讀次數(shù):3541


泡沫是有大量氣泡分散于液體中的一種分散體系,其分散相為氣體,連續(xù)相為液體。由于氣泡的相對密度小于液體,液體中的氣泡會上升到液面,形成了以少量液體構(gòu)成的液膜隔開的氣泡聚集物亦即泡沫。泡沫是一種熱力學不穩(wěn)定體系,影響其穩(wěn)定性的因素有液體的表面張力、界面膜的性質(zhì)、表面張力的修復(fù)作用、表面電荷、泡沫氣體的擴散以及添加的表面活性劑的結(jié)構(gòu)等


溶液體系中加有表面活性劑時,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。當氣泡上升透過液面時,就會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薄膜同溶液里的氣泡薄膜不一樣.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。消泡劑的作用就在于破壞和抑制雙分子膜的形成 消泡劑的表面張力較低,易在溶液表面鋪展,進入氣泡液膜后,頂替原來液膜表面上的表面活性分子.使接觸處的表面張力降低。由于泡沫液膜的表面張力高,將產(chǎn)生收縮,使表面張力低的液膜被四周牽引、延展,形成強度較差的膜,慢慢地變薄,不能產(chǎn)生有效的彈性收縮力而失去自我修復(fù)作用.其粘度也降低,泡沫液膜的排液速度和氣體的擴散速度加快,泡沫的壽命變短,最后破裂得以消除。簡言之,加入消泡劑可使溶液體系中泡沫液膜的表面張力升高,失去自我修復(fù)作用,降低粘度,最終導(dǎo)致液膜的力學平衡受到破壞而使泡沫破裂,達到消泡的目的。

消泡即是泡沫穩(wěn)定化的逆向過程.有機硅消泡劑一般是由兩種作用達到消除泡沫的目的,一是有機硅消泡劑具有很低的表面張力。在泡沫液膜上具有很好的鋪展性能.能迅速在泡沫表面擴散展開。在擴散展開的過程中將泡沫液膜表面具穩(wěn)定作用的表面活性劑分子排開,降低了泡沫壁局部的表面張力.破壞了泡沫的”自我痊愈”效應(yīng).使泡沫破裂;另一個作用就是當有機硅消泡劑分散在起泡液體中,它可能插入到泡沫液壁,但只散布到很有限的程度,與發(fā)泡劑一起形成混合單層液膜,但此混合液膜的內(nèi)聚性不佳.局部粘度下降,同樣造成泡沫破裂。



目前國內(nèi)外商品有機硅消泡劑的品種、型號名目繁多,性能各異,一般可分為油(油膏)型、溶液型、乳液型、固體型和改性硅油型等幾大類。
2.1 油(油膏)型消泡劑

油型消泡劑是直接用硅油作消泡劑。它主要用在那些不允許有分散劑及乳化劑等存在的油相起泡體系中。一般認為,不同粘度的硅油。對同一發(fā)泡體系表現(xiàn)出不同的消泡效果。低粘度硅油型消泡劑消泡效果快,但持續(xù)性較差,而高粘度硅油型消泡劑消泡效果慢,但持續(xù)性較好。油膏型消泡劑是在硅油中添加二氧化硅、三氧化二鋁等微粉配成的油膏形態(tài)的消泡劑,主要用于非水體系的消泡。

二甲基硅油的消泡效果有賴于硅油在發(fā)泡體系中的分散程度,硅油分散至100 瑚 以下才有消泡效果,至20 m以下分散體系才穩(wěn)定。為提高分散程度,可借助于機械攪拌,如加熱下高速攪拌,或預(yù)先用膠體磨配置一種硅油一礦物油的均勻分散液.或預(yù)先使硅油與白碳黑等微粉配成油膏型消泡劑,借助于白碳黑等微粉的分散作用來使用。

2.2 溶液型消泡劑

將二甲基硅油溶解在適當?shù)娜軇┲锌芍瞥捎袡C硅溶液型消泡劑。選用如多氯乙烷、甲苯和二甲苯等有機溶劑配制成的有機硅消泡劑.可用于油溶性介質(zhì)的消泡作業(yè);而選用己二醇、甘油等易溶于水的有機溶劑配制成的有機硅消泡劑.可用于水溶液的消泡作業(yè)。溶液型有機硅消泡劑配制工藝十分簡單。使用方便.硅油借助有機溶劑分散在起泡液中起到消泡作用.同時有些溶劑在擴散過程中也會起到一定的消泡作用。但這種方式并沒有被大量使用,主要是因為大量使用會提高消泡劑的成本,同時有可能造成環(huán)境污染。

2.3 乳液型消泡劑

將硅油或硅膏在強烈攪拌或乳化劑作用下,制成硅油乳液則可有效提高硅油在水相中的分散性。從而廣泛用作水體系的消泡劑。乳液型消泡劑也是有機硅消泡劑使用最廣和應(yīng)用量最大的消泡劑。

乳液型有機硅消泡劑一般由二甲基硅油、乳化劑、乳液穩(wěn)定劑和去離子水等配制而成。使用的乳化劑主要是低起泡性的非離子型乳化劑,如司盤、吐溫及聚乙二醇等。使用混合型乳化劑的效果優(yōu)于單一乳化劑。硅油乳液的粒徑是乳液型有機硅消泡劑最重要的控制指標。如要獲得消泡效率高及儲存穩(wěn)定性好的硅油乳液,通常要求粒徑小于10μm。

因此除選用適宜的乳化劑及混合研磨工藝條件以外,還可加入增稠劑如聚乙烯醇及甲基纖維素等,以提高連續(xù)相的粘度。

使用乳液型有機硅消泡劑時.應(yīng)先了解起泡體系的溫度、酸堿性等,因為它們將影響到乳液的穩(wěn)定性,甚至導(dǎo)致破乳。

雖然乳液型有機硅消泡劑具有難以長期貯存,易分層、易變質(zhì)的缺點,但具有使用方便、適用面廣泛、消泡效果明顯和價格適中等特點,所有仍然受到用戶的歡迎,并且隨著工藝技術(shù)的進步,乳液型有機硅消泡劑還會有較大的發(fā)展空間。

2.4 固體型消泡劑

固體型有機硅消泡劑具有貯存穩(wěn)定性好、便于運輸、使用方便等特點,不但可用于無泡、低泡洗衣粉的生產(chǎn),也可用于其它需要消泡作業(yè)的場合。

固體型有機硅消泡劑的制備方法有3種,(1)將有機硅油直接分散在固體載體表面;(2)將有機硅油與軟化點較低的脂肪醇、脂肪酸、脂肪酰胺、脂肪酸酯或石蠟等物質(zhì)一起熔融,再將熔融體附著在固體載體的表面;(3)將有機硅油與成膜物質(zhì)混合,使成膜物質(zhì)包封在有機硅油消泡組分的外部形成分散固體顆粒。

2.5 改性硅油型消泡劑

改性硅油引入了部分親水聚醚鏈段的甲基硅油,可變成自乳化消泡劑,在起泡體系中長久地保持分散性,延長了消泡劑的使用壽命。當前用作消泡劑常用的改性硅油有聚醚硅油、氟烴基硅油和長鏈烷基硅油,它們的應(yīng)用及效果引人注目。

端基型、側(cè)基型及支鏈型聚醚硅油均可作消泡劑。它們均有一個明確的濁點,只有在濁點之上才有很強的消泡性.而在濁點以下則有助長起泡的作用。此外,利用聚醚硅油的強乳化能力,和硅膏復(fù)配,在水體系中即可自乳化成穩(wěn)定、高效的消泡劑,已廣泛用作聚酯纖維高溫染色,各種潤滑油、切削油、防凍液和強酸體系的消泡。

長鏈烷基硅油消泡劑可應(yīng)用在發(fā)酵、食品加丁、醫(yī)療、紡織、石油、合成橡膠及樹脂、涂料及油墨等領(lǐng)域。由于對有機材料具有良好的親和性,長鏈烷基硅油消泡劑不會影響產(chǎn)品的后加工性能。但其表面張力隨碳鏈的增加而提高,消泡性能隨之降低,因此選擇合適的碳鏈長度很重要。長鏈烷基硅油在非水體系和水體系的消泡中都有應(yīng)用 。

氟烴基硅油的表面張力比其它硅油更低,因而由其配成的消泡劑對降低各種起泡體系的表面張力更有效,效果優(yōu)于其它硅油消泡劑。主要用于對甲基硅油或甲基苯基硅油溶解性很強的非水體系的發(fā)泡介質(zhì),如脂肪烴、芳香烴和石腦油等。

3、 結(jié)束語

有機硅消泡劑既具有良好的消泡、抑泡作用,又具有用量低,化學惰性好,能在苛刻條件下發(fā)揮作用的特點,近年來獲得飛速發(fā)展,適合不同使用環(huán)境的新品種新型號不斷產(chǎn)生.應(yīng)用面也不斷在擴展。今后適用性強、能進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備利用率的新型高效有機硅消泡劑將會得到進一步發(fā)展,特別是性能優(yōu)良的聚醚改性有機硅消泡劑和乳液型消泡劑會在市場占有主要地位。


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