有機硅消泡劑的作用機理及其分類應用
來源:創+引 作者:強力化工 發布時間:2022-09-06 10:06 閱讀次數:254


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定體系,影響其穩定性的因素有液體的表面張力、界面膜的性質、表面張力的修復作用、表面電荷、泡沫氣體的擴散以及添加的表面活性劑的結構等


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,不能產生有效的彈性收縮力而失去自我修復作用.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,失去自我修復作用,降低粘度,最終導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.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,與發泡劑一起形成混合單層液膜,但此混合液膜的內聚性不佳.局部粘度下降,同樣造成泡沫破裂。



目前國內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。對同一發泡體系表現出不同的消泡效果。低粘度硅油型消泡劑消泡效果快,但持續性較差,而高粘度硅油型消泡劑消泡效果慢,但持續性較好。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,或預先用膠體磨配置一種硅油一礦物油的均勻分散液.或預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的溶劑中可制成有機硅溶液型消泡劑。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.可用于油溶性介質的消泡作業;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。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,以提高連續相的粘度。

使用乳液型有機硅消泡劑時.應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定性,甚至導致破乳。

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,并且隨著工藝技術的進步,乳液型有機硅消泡劑還會有較大的發展空間。

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,也可用于其它需要消泡作業的場合。

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混合,使成膜物質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,它們的應用及效果引人注目。

端基型、側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,和硅膏復配,在水體系中即可自乳化成穩定、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用在發酵、食品加丁、醫療、紡織、石油、合成橡膠及樹脂、涂料及油墨等領域。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泡介質,如脂肪烴、芳香烴和石腦油等。

3、 結束語

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,能在苛刻條件下發揮作用的特點,近年來獲得飛速發展,適合不同使用環境的新品種新型號不斷產生.應用面也不斷在擴展。今后適用性強、能進一步提高產品質量和設備利用率的新型高效有機硅消泡劑將會得到進一步發展,特別是性能優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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