? ? ? 有機硅消泡劑用途和應用非常領域廣泛,在食品、切削液、紡織、印染、涂料、染料、造紙、油墨、油田、污水處理等領域都常常見到有機硅消泡劑的身影。消泡劑必須具備一些特性,如消泡力強,用量少;表面張力小,擴散性、滲透性好;耐熱耐酸耐堿好;化學性穩定、耐氧化性強;氣體溶解性,透過性好;在起泡溶液中溶解性小,生理安全性高等。
? ? ??消泡劑的機能通常按破泡、脫泡、抑泡三種機理進行定義。破泡是相對于泡沫,從空氣側進入泡中,將泡合一破壞;抑泡是從液體側進入泡中,將泡合一破壞;脫泡是從氣泡的界面侵入泡中,令氣泡合一浮出液面。
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? ? ? 消泡劑的種類很多,在應用上也各有特點。其中有機硅消泡劑在產業中具有重要的地位,是常見、常用的消泡劑。
? ? ? 有機硅消泡劑消泡力強,通常分子量較大的硅油在表面活性劑溶液中不溶,而對于小分子硅油很容易被表面活性劑分子增溶,從而改變了消泡劑的組成,使消泡性能減弱。對于硅油復配的消泡劑,不溶于水也不溶于礦物質油中,因此抑泡能力較強,同時也大大增強其破泡效果。由于 Si-O 鍵和 Si-C 鍵相對比較穩定,可以在含有少量酸、堿、鹽的體系中使用。
? ? ? 工業生產中常用的有機硅消泡劑多數是在硅油中添加分散助劑制得的一類硅油二次加工制品,屬于液體混合物。混合物從外觀和流動性上主要分為硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固體型五類。
? ? ? 聚醚改性硅油消泡劑是把聚醚、有機硅的優點整合,將聚醚鏈段引入硅油鏈段上,使其具有更強的消泡、抑泡性能。聚醚改性硅油采用含有雙鍵的聚醚與低含氫硅油通過加成反應而成,是一種性能獨特的有機硅非離子表面活性劑,其既保留了硅油的耐高低溫性、耐候性、脫模性、憎水性以及生理惰性等性能,又具有聚醚無刺激性、高表面活性及易于分散的特性。由于聚醚改性硅油具有良好的耐熱性、抗剪切性及耐酸、堿性能,且無毒無味、儲存穩定,因而被廣泛應用。
? ? ? 談談有機硅消泡劑的作用機理。
? ? ? 有機硅消泡或抑泡的能力是由于它具有的低表面張力及其有限不相容性,有機硅化合物(包括硅油)干擾氣液界的表面張力,導致消泡。當有機硅加到泡沫介質中時,硅油的小顆粒落到泡的表面,同時有效地降低接觸點的表面張力,在泡外皮引起一個薄弱點,從而引起破泡。游離的硅油小粒子必須完全地、盡可能快地和有效地分散到活動區內。硅油借助于生產加工時加入的比例很小,表面積很大的SiO2填料作用而迅速分散,并在SiO2粒子接觸點外引起破乳破泡,擠在一起的泡沫由于臨近處泡沫的破裂,引起不穩定態,加快引起連續破泡的效果,至最后達到穩定態。如果是乳液狀消泡劑,乳液太穩定將減少消泡作用。
? ? ? ?有機硅消泡劑常見種類有以下幾種。
? ? ? ?1、水乳劑型消泡劑。以聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)為主體,及白炭黑復合物,在表面活性劑(乳化劑)的作用下制備成O/W型各種不同濃度的水乳消泡劑或制成高濃度硅膏,適合水性體系消泡,用時采用涂抹法或臨時稀釋后添加使用。
? ? ? ? ? ? ? ? 二甲基硅油結構式
? ? ? ?2、油體系消泡劑。借助溶劑攜帶硅油并分散到起泡液中。溶劑擴散,硅油或微滴發揮消泡作用。一般高、低粘度硅油調合組成或制成硅油、礦物油分散體。石油工業需要大量有機硅表面活性劑作破乳劑使用。
? ? ? ?3、固體粉劑消泡劑,含質量分數2%~5%有機硅消泡成分及質量分數98%~50%的粉狀固體載體。
? ? ? ?4、消泡棒,硅油、磺酸鈉鹽及蠟的制劑。
? ? ? ?5、自乳化自分散型聚醚改性有機硅消泡劑。這類消泡劑是以聚硅氧烷與聚醚共聚的有機硅表面活性劑,在聚硅氧烷分子鏈上引入親水基(聚醚改性硅油),可顯著改善有機硅在水中的分散性,或成自乳化狀,成為一類專門的消泡劑,在濁點以上消泡,適合高溫高壓噴射染色等消泡。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 聚醚改性硅油結構式
? ? ?“自乳化型”消泡劑耐熱、機械穩定性,耐酸、堿,苛刻條件下消泡,如聚酯纖維高溫染色,二乙醇胺水溶液脫硫體系,各種油劑切削液,不凍液等體系消泡。
? ? ? ?有機硅消泡劑的優點。
? ? ? ?1、特點突出,使用廣泛。由于硅油特殊的化學結構,既不與水或含極性基團的物質相溶,也不與烴類或含烴基的有機物相溶。由于硅油對各類物質的不溶性,因而應用面廣,既能使用于水體系消泡,又可在油體系中使用。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。
? ? ? ?2、表面張力小,硅油的表面張力一般為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。常用的二甲基硅油長時間可耐150℃,短時間可耐300℃以上,其Si-O鍵不分解。這就確保了有機硅消泡劑可在廣泛的溫度范圍內使用。
? ? ? ?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、合適的生理惰性。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,有機硅消泡劑可安全地用于食品、醫療、醫藥及化妝品等工業上。
? ? ? 有機硅消泡劑使用需注意事項。
? ? ? 1、在使用前需要充分攪勻乳液,乳液不均會容易產生分層情況,影響消泡劑的使用效果;
? ? ? 2、有機硅消泡劑使用時可以稀釋,但稀釋的同時消泡劑的穩定性也會因此下降,如發生分層等。所以在稀釋時建議盡量使用增稠劑來進行開稀,如果用水開稀的話,那么需將水加入消泡劑中并緩慢攪拌,最好當天開稀當天用完;
? ? ? 3、防止霜凍。有機硅消泡劑對霜凍和溫度過高敏感而易遭到破壞。如果已經結凍的消泡劑一定要小心地去霜凍,并在使用前作檢測;
? ? ? 4、長時間強烈振蕩或強烈剪切(如使用機械泵,均質機等)或攪拌會破壞消泡劑的穩定性,因此注意有機硅消泡劑的使用過程及存儲環境。