能降低水、溶液、懸浮(fu)液等的表面張力,防止泡沫形成,或使(shi)原有泡沫減少或消滅(mie)的物質。
消泡(pao)劑應具(ju)備下列性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質:①消泡(pao)力強,用(yong)量少;②加到起泡(pao)體(ti)系(xi)中不(bu)影響體(ti)系(xi)的基本性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質,即不(bu)與(yu)被(bei)消泡(pao)體(ti)系(xi)起反應;③表面(mian)張(zhang)力小;④與(yu)表面(mian)的平衡(heng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao);⑤耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao);⑥擴散性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、滲透(tou)(tou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),正(zheng)鋪展系(xi)數較高;⑦化學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)穩定,耐氧化性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)強;⑧氣體(ti)溶(rong)解性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao);⑨在(zai)起泡(pao)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)溶(rong)液中的溶(rong)解性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)小;⑩無生理活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),安全性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)高。
消泡劑(ji)(ji)的應用十分廣泛,如食品(pin)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、造紙工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、水處理(li)、采油工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、印染工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、涂料工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、洗滌劑(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、橡膠膠乳工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、氣溶膠工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、日化工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、醫藥工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)、奶制品(pin)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)等。
消泡(pao)劑,是消除泡(pao)沫的(de)一種添加劑。在涂料(liao)、紡織、醫學、發酵、造紙、水處理及石油化(hua)工等領域生(sheng)產和(he)應用(yong)過程(cheng)中會(hui)產生(sheng)大量(liang)(liang)的(de)泡(pao)沫,進而影響到產品質(zhi)量(liang)(liang)、生(sheng)產過程(cheng)。基于對泡(pao)沫的(de)抑(yi)制(zhi)、消除,生(sheng)產時(shi)通(tong)常(chang)要(yao)把特(te)定量(liang)(liang)的(de)消泡(pao)劑加入其中。
泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)研究最早可以追溯到柏拉圖時(shi)代,但(dan)幾百年來,人們對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)定(ding)(ding)義(yi)(yi)一(yi)(yi)(yi)直(zhi)沒有(you)形(xing)成(cheng)統一(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)認識。美國膠體(ti)(ti)(ti)化(hua)學家(jia)L·I·Osipow和道康寧公司的(de)(de)(de)(de)R·F·Smith從(cong)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)密度方面(mian)對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)進(jin)(jin)(jin)行了定(ding)(ding)義(yi)(yi);日本的(de)(de)(de)(de)伊藤光一(yi)(yi)(yi)從(cong)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)角度對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)進(jin)(jin)(jin)行了定(ding)(ding)義(yi)(yi),但(dan)是卻(que)忽略了氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)間的(de)(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)聯系(xi);我國著名的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)物(wu)理學家(jia)趙國璽教授對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)定(ding)(ding)義(yi)(yi)為:泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)是氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)分(fen)(fen)散(san)(san)于液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)散(san)(san)體(ti)(ti)(ti)系(xi),氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)是分(fen)(fen)散(san)(san)相(xiang)(不(bu)連(lian)續相(xiang)),液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)(ti)是分(fen)(fen)散(san)(san)介(jie)質(連(lian)續相(xiang)),液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)上升至(zhi)液(ye)(ye)(ye)面(mian),形(xing)成(cheng)少量液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)(ti)構(gou)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)以液(ye)(ye)(ye)膜隔開氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)聚集(ji)物(wu)。國內外學者一(yi)(yi)(yi)致(zhi)認為:泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)本身是一(yi)(yi)(yi)種(zhong)熱力(li)學不(bu)穩定(ding)(ding)體(ti)(ti)(ti)系(xi),當氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)進(jin)(jin)(jin)入含有(you)表(biao)面(mian)活(huo)性劑的(de)(de)(de)(de)溶液(ye)(ye)(ye)中(zhong)時(shi),便會形(xing)成(cheng)長時(shi)間穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)(mo)體(ti)(ti)(ti)系(xi)。
在重力(li)和(he)壓力(li)差存在的(de)條件下(xia)泡(pao)沫(mo)的(de)液膜(mo)會(hui)不(bu)均(jun)衡的(de)流動排液,氣泡(pao)中的(de)氣體(ti)也會(hui)因為(wei)泡(pao)膜(mo)兩邊壓力(li)差不(bu)同的(de)原因不(bu)斷的(de)發生(sheng)擴散(san)滲透(tou),所以泡(pao)沫(mo)本身的(de)不(bu)穩定性主要從(cong)動力(li)學方面(mian)得以體(ti)現。
其衰(shuai)減(jian)(jian)(jian)的(de)機理主要有氣體(ti)透過(guo)液(ye)膜的(de)擴(kuo)散和液(ye)膜的(de)排液(ye)這兩(liang)個方(fang)面,這兩(liang)種(zhong)性(xing)質是(shi)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)本(ben)身固有的(de)屬性(xing),與表面活性(xing)劑的(de)存在(zai)與否(fou)都沒有關系(xi),但是(shi)這兩(liang)種(zhong)衰(shuai)減(jian)(jian)(jian)機理,只在(zai)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)體(ti)系(xi)形成的(de)初始階段作用比較明顯,隨著泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)體(ti)系(xi)的(de)衰(shuai)減(jian)(jian)(jian),這兩(liang)種(zhong)作用逐漸減(jian)(jian)(jian)弱(ruo),使得泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)衰(shuai)減(jian)(jian)(jian)的(de)速率逐漸變(bian)慢(man)。
泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)產生的(de)(de)(de)(de)直接(jie)原因(yin)是(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai),使溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力降低(di),在(zai)(zai)此原因(yin)和(he)(he)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)衰減機理的(de)(de)(de)(de)共同(tong)作(zuo)用(yong)下,不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)體(ti)系表(biao)(biao)(biao)現出不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)能(neng)主(zhu)要和(he)(he)以下幾種(zhong)因(yin)素(su)(su)有關:起泡(pao)(pao)(pao)溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力、泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)粘度(du)、溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)粘度(du)、表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力的(de)(de)(de)(de)自我修復作(zuo)用(yong)(即(ji)Gibbs表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)彈性(xing)和(he)(he)Marangoni效(xiao)應(ying))、液膜(mo)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)雙電層斥(chi)力和(he)(he)熵斥(chi)力、表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑的(de)(de)(de)(de)疏水端結構和(he)(he)空間位阻(zu)效(xiao)應(ying)等,這些因(yin)素(su)(su)之間不(bu)(bu)是(shi)獨(du)立存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de),一種(zhong)因(yin)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)改(gai)(gai)變(bian)會使其他(ta)的(de)(de)(de)(de)一些因(yin)素(su)(su)也改(gai)(gai)變(bian)。影響泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)最主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)因(yin)素(su)(su)就是(shi)液膜(mo)的(de)(de)(de)(de)彈性(xing)和(he)(he)排液速率,從(cong)這個角度(du)考慮(lv)可(ke)以看出在(zai)(zai)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)體(ti)系中泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)穩定性(xing)影響的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要因(yin)素(su)(su)都是(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de),并且往往有時幾種(zhong)影響因(yin)素(su)(su)同(tong)時存在(zai)(zai)、共同(tong)作(zuo)用(yong)。
除以上這(zhe)些因素外(wai)還有些因素也會影響到泡(pao)沫(mo)的穩定性,如(ru)泡(pao)沫(mo)的大小、溶質與(yu)溶劑(ji)的配合、溫度、pH值(zhi)、溶劑(ji)的蒸發速率、泡(pao)沫(mo)的受沖擊程(cheng)度以及表面活性劑(ji)的吸附速率等(deng)。
(1)物理方法
從物(wu)理(li)學角度(du)考慮消除泡(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)主(zhu)要包(bao)括放置擋(dang)板(ban)或濾(lv)網、機械攪拌、靜(jing)電、冷(leng)凍、加熱、蒸汽(qi)、射線照射、高(gao)速(su)離心、加壓減(jian)壓、高(gao)頻(pin)振動、瞬間放電和(he)超聲(sheng)波(聲(sheng)學液體控制)等,這(zhe)(zhe)些方法(fa)都(dou)在(zai)不同的(de)(de)(de)(de)程度(du)上促進(jin)了液膜兩端氣體的(de)(de)(de)(de)透過速(su)率(lv)(lv)和(he)泡(pao)(pao)膜的(de)(de)(de)(de)排液,使得(de)泡(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)因素小于衰減(jian)因素,從而泡(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)數量逐漸減(jian)少(shao)。但(dan)是這(zhe)(zhe)些方法(fa)共(gong)同的(de)(de)(de)(de)缺點是使用(yong)受環境(jing)因素的(de)(de)(de)(de)制約性(xing)較強、消泡(pao)(pao)速(su)率(lv)(lv)不高(gao)等,優(you)點在(zai)與環保(bao)、重復利用(yong)率(lv)(lv)高(gao)。
(2)化學方法
從化(hua)學角度消除泡(pao)沫的(de)(de)方(fang)法(fa)主要包括化(hua)學反(fan)應(ying)法(fa)和添(tian)加消泡(pao)劑(ji)(ji)的(de)(de)方(fang)法(fa)。化(hua)學反(fan)應(ying)法(fa)是(shi)指通過加入(ru)一些試(shi)劑(ji)(ji)使其與起泡(pao)劑(ji)(ji)發(fa)(fa)生(sheng)化(hua)學反(fan)應(ying),生(sheng)成(cheng)(cheng)不溶(rong)于水的(de)(de)物質,從而(er)降低了液膜中(zhong)表面活性(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)濃度,促使泡(pao)沫的(de)(de)破裂(lie),但是(shi)這種方(fang)法(fa)存在(zai)(zai)發(fa)(fa)泡(pao)劑(ji)(ji)成(cheng)(cheng)分不確定、產生(sheng)難(nan)溶(rong)性(xing)物質對體系設備產生(sheng)危害等(deng)缺點(dian)。現如今各行各業應(ying)用最(zui)廣(guang)泛的(de)(de)消泡(pao)方(fang)法(fa)是(shi)加入(ru)消泡(pao)劑(ji)(ji)的(de)(de)方(fang)法(fa),這種方(fang)法(fa)最(zui)大的(de)(de)優(you)點(dian)在(zai)(zai)于破泡(pao)效率高、使用方(fang)便等(deng)優(you)點(dian),但是(shi)尋找合適(shi)高效的(de)(de)消泡(pao)劑(ji)(ji)是(shi)關鍵。
關于(yu)消泡(pao)劑的作用機理(li)至今還沒有統一的認(ren)識,根(gen)據前人所提出(chu)的消泡(pao)劑機理(li),大(da)致(zhi)有以(yi)下(xia)幾(ji)種:
典型(xing)的(de)(de)(de)(de)具有概括(kuo)性(xing)的(de)(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)機(ji)(ji)理(li)(li)是(shi)(shi)(shi)Robinson消(xiao)(xiao)泡(pao)機(ji)(ji)理(li)(li)和羅(luo)斯(si)(si)(si)假說。其(qi)中Robinson機(ji)(ji)理(li)(li)是(shi)(shi)(shi)羅(luo)斯(si)(si)(si)假說的(de)(de)(de)(de)基礎,它(ta)主要強調了(le)消(xiao)(xiao)泡(pao)劑破壞泡(pao)沫的(de)(de)(de)(de)排液和Marangoni效應實(shi)現消(xiao)(xiao)泡(pao);羅(luo)斯(si)(si)(si)假設是(shi)(shi)(shi)在消(xiao)(xiao)泡(pao)劑顆粒為(wei)非可溶小滴物(wu)質的(de)(de)(de)(de)基礎上(shang)進(jin)行的(de)(de)(de)(de),而(er)實(shi)際上(shang)有的(de)(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)劑產(chan)生消(xiao)(xiao)泡(pao)作用是(shi)(shi)(shi)在溶解(jie)狀態下(xia)進(jin)行的(de)(de)(de)(de),所(suo)以羅(luo)斯(si)(si)(si)假說的(de)(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)機(ji)(ji)理(li)(li)并(bing)不全(quan)面(mian)。
具有(you)代表(biao)性(xing)的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)消泡(pao)(pao)(pao)機(ji)理(li)主要(yao)(yao)(yao)有(you)“架(jia)橋(qiao)(qiao)-鋪(pu)(pu)展(zhan)”機(ji)理(li)、“架(jia)橋(qiao)(qiao)-脫(tuo)濕(shi)”機(ji)理(li)、“鋪(pu)(pu)展(zhan)-液體(ti)(ti)夾帶”機(ji)理(li)等。“架(jia)橋(qiao)(qiao)-鋪(pu)(pu)展(zhan)”機(ji)理(li)主要(yao)(yao)(yao)從“聚(ju)(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)自(zi)(zi)身張力比(bi)較低,容易(yi)(yi)在液膜上(shang)鋪(pu)(pu)展(zhan)”這一基本點出發(fa),它強調(diao)的(de)(de)(de)是消泡(pao)(pao)(pao)劑液滴易(yi)(yi)變形,但是這種理(li)論不能解(jie)釋(shi)單獨的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)與聚(ju)(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)和固體(ti)(ti)離(li)子(zi)混合物作(zuo)為消泡(pao)(pao)(pao)劑時(shi)之間(jian)的(de)(de)(de)消泡(pao)(pao)(pao)差異。“架(jia)橋(qiao)(qiao)-脫(tuo)濕(shi)”機(ji)理(li)主要(yao)(yao)(yao)是從聚(ju)(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)自(zi)(zi)身具有(you)疏水性(xing)的(de)(de)(de)角度出發(fa),但對于粘(zhan)度很大的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)的(de)(de)(de)消泡(pao)(pao)(pao)作(zuo)用就不能很好的(de)(de)(de)解(jie)釋(shi)。“鋪(pu)(pu)展(zhan)-液體(ti)(ti)夾帶”機(ji)理(li)尚不能被證(zheng)實,因為有(you)些事實表(biao)明(ming)聚(ju)(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)有(you)時(shi)候并(bing)沒有(you)在泡(pao)(pao)(pao)膜表(biao)面(mian)鋪(pu)(pu)展(zhan),可是同(tong)樣可以破泡(pao)(pao)(pao)。
疏(shu)水(shui)性(xing)的(de)(de)固體顆粒(li)在泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)體系中,首先會吸引表(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)的(de)(de)疏(shu)水(shui)端,使得疏(shu)水(shui)性(xing)的(de)(de)固體顆粒(li)變(bian)為親水(shui)性(xing)的(de)(de),從而降(jiang)低了泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)膜中表(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)的(de)(de)濃度,促使泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)破(po)裂。這種消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)機理不能解釋其它消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)機理,過于(yu)片面(mian)。還(huan)有些(xie)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)破(po)裂的(de)(de)原因是消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)擴展作(zuo)(zuo)用(yong)產生(sheng)的(de)(de)沖擊(ji)、使表(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)被增溶破(po)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)、電(dian)解質瓦解液膜表(biao)面(mian)雙電(dian)層的(de)(de)破(po)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)等。從以上這些(xie)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)機理可(ke)以看出,每(mei)種消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)對不同的(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)體系,其作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)側重點不同,但都是通(tong)過破(po)壞(huai)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)穩(wen)定因素實現消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)。
對聚醚改性硅油作為消(xiao)泡劑的消(xiao)泡過程解釋,最為完備的消(xiao)泡機(ji)(ji)理有:“橋連-拉伸”機(ji)(ji)理、“橋連-排濕”機(ji)(ji)理兩種。
“橋(qiao)連—拉伸”機(ji)理:消泡(pao)劑的(de)表(biao)面(mian)張力(li)遠遠低于液(ye)膜(mo)的(de)表(biao)面(mian)張力(li),消泡(pao)劑的(de)液(ye)滴得以在液(ye)膜(mo)表(biao)面(mian)持(chi)續(xu)鋪展、深(shen)入,泡(pao)沫局部液(ye)膜(mo)繼(ji)續(xu)變(bian)薄(bo),最終(zhong)形(xing)成(cheng)油(you)在水(shui)中間的(de)橋(qiao)連,油(you)相、水(shui)相的(de)表(biao)面(mian)張力(li)相差甚遠,油(you)相在周圍水(shui)相不斷(duan)地牽引下,拉長變(bian)薄(bo),形(xing)變(bian)超過一(yi)定范圍后(hou),液(ye)膜(mo)被破壞(huai),導致(zhi)泡(pao)沫破裂。
“橋連—排濕”機理:向起泡液(ye)中加入固體(ti)疏水(shui)(shui)顆粒消(xiao)(xiao)泡劑后(hou),消(xiao)(xiao)泡劑立即在泡沫體(ti)系中分(fen)布開(kai)來,疏水(shui)(shui)顆粒固定在泡沫液(ye)膜(mo)表(biao)面(mian),當(dang)固體(ti)顆粒與液(ye)膜(mo)之間(jian)具有足夠的疏水(shui)(shui)角,固體(ti)顆粒與周圍的液(ye)膜(mo)有著相反(fan)接觸面(mian),成為周圍液(ye)膜(mo)之間(jian)的橋連,最終(zhong)能穿破泡沫液(ye)膜(mo),進入到泡沫中去。
“橋連(lian)—拉(la)伸”機(ji)理(li)基(ji)于(yu)硅(gui)油(you)獨(du)特(te)的(de)(de)低(di)(di)表面張(zhang)力極易鋪展的(de)(de)特(te)點(dian),指出消(xiao)泡(pao)(pao)劑液(ye)(ye)滴能(neng)夠產生不同(tong)程度的(de)(de)變形,但該機(ji)理(li)難以(yi)說明硅(gui)膏與(yu)純硅(gui)油(you)區別;“橋連(lian)—排濕”機(ji)理(li)基(ji)于(yu)硅(gui)油(you)的(de)(de)親油(you)性(xing),能(neng)夠說明低(di)(di)粘度聚醚改性(xing)硅(gui)油(you)的(de)(de)作用原理(li)。因此,聚醚改性(xing)硅(gui)油(you)消(xiao)泡(pao)(pao)劑具備消(xiao)泡(pao)(pao)的(de)(de)三個特(te)點(dian):首(shou)先基(ji)本(ben)上不溶(rong)于(yu)起泡(pao)(pao)液(ye)(ye)(溶(rong)解的(de)(de)多半有助(zhu)泡(pao)(pao)作用);其次表面張(zhang)力要低(di)(di)于(yu)起泡(pao)(pao)液(ye)(ye);最后能(neng)迅速(su)地(di)分(fen)散(san)(san)(san)在(zai)起泡(pao)(pao)液(ye)(ye)中。只(zhi)有溶(rong)解性(xing)小而分(fen)散(san)(san)(san)性(xing)大的(de)(de)物質,才能(neng)成(cheng)為破泡(pao)(pao)及抑泡(pao)(pao)能(neng)力較好的(de)(de)消(xiao)泡(pao)(pao)劑,以(yi)最大限度地(di)提(ti)高其分(fen)散(san)(san)(san)性(xing),做到抑泡(pao)(pao)、破泡(pao)(pao)雙管(guan)齊(qi)下。
美國(guo)膠體化學(xue)家羅(luo)斯(si)(Ross,S.)曾經明確(que)地說過:沒有(you)任何一種(zhong)消泡(pao)(pao)(pao)機理(li)能涵蓋所(suo)有(you)的(de)消泡(pao)(pao)(pao)現象,各式各樣(yang)、紛繁錯雜的(de)消泡(pao)(pao)(pao)劑,可以對應著(zhu)多種(zhong)消泡(pao)(pao)(pao)機理(li)。
消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)的組(zu)成(cheng)(cheng)主(zhu)要有(you)活性(xing)(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)、乳化(hua)劑(ji)(ji)、載體和乳化(hua)助(zhu)劑(ji)(ji),其中(zhong)活性(xing)(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)為最主(zhu)要的核心(xin)部(bu)分(fen),起到(dao)破泡(pao)(pao)(pao)、減(jian)小表面張力作用(yong);乳化(hua)劑(ji)(ji)是使(shi)活性(xing)(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)分(fen)散成(cheng)(cheng)小顆粒,以便于更好(hao)地分(fen)散到(dao)油或者水(shui)中(zhong),起到(dao)更好(hao)的消泡(pao)(pao)(pao)效(xiao)果;載體在(zai)消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)中(zhong)占較大比例,其表面張力并不高,主(zhu)要起到(dao)支持介質的作用(yong),對抑泡(pao)(pao)(pao)、消泡(pao)(pao)(pao)效(xiao)果有(you)利,能(neng)把成(cheng)(cheng)本降低;乳化(hua)助(zhu)劑(ji)(ji)是使(shi)乳化(hua)效(xiao)果更好(hao)。
消(xiao)(xiao)泡劑(ji)按照(zhao)不同的(de)分類(lei)(lei)(lei)標準可(ke)(ke)以(yi)有(you)很多種方法,如按形(xing)式分可(ke)(ke)分為固體顆粒型、乳液(ye)型、分散體型、油(you)(you)型和(he)膏型五大類(lei)(lei)(lei);按消(xiao)(xiao)泡劑(ji)在(zai)不同工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)生產中的(de)應用可(ke)(ke)以(yi)分為紡織工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡劑(ji)、造紙工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡劑(ji)、涂料工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡劑(ji)、食品工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡劑(ji)和(he)石(shi)油(you)(you)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡劑(ji)等(deng);按消(xiao)(xiao)泡劑(ji)的(de)化(hua)學結構和(he)組(zu)成(cheng)可(ke)(ke)以(yi)分為礦(kuang)物油(you)(you)類(lei)(lei)(lei)、醇類(lei)(lei)(lei)、脂肪(fang)酸及脂肪(fang)酸酯(zhi)類(lei)(lei)(lei)、酰胺類(lei)(lei)(lei)、磷酸酯(zhi)類(lei)(lei)(lei)、有(you)機硅類(lei)(lei)(lei)、聚(ju)醚類(lei)(lei)(lei)、聚(ju)醚改(gai)性聚(ju)硅氧(yang)烷類(lei)(lei)(lei)消(xiao)(xiao)泡劑(ji)。
以下對非硅(gui)型(xing)(xing)、聚(ju)醚型(xing)(xing)、有(you)機硅(gui)型(xing)(xing)和聚(ju)醚改性有(you)機硅(gui)型(xing)(xing)四(si)個(ge)種類進行(xing)介紹。
非硅(gui)型(xing)消(xiao)泡(pao)劑(ji)主要有醇類(lei)、脂(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)、脂(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)(zhi)、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)(zhi)類(lei)、礦物(wu)(wu)(wu)油(you)類(lei)、酰(xian)胺(an)(an)(an)(an)類(lei)等有機物(wu)(wu)(wu),酰(xian)胺(an)(an)(an)(an)中常(chang)用的有單酰(xian)胺(an)(an)(an)(an)、雙酰(xian)胺(an)(an)(an)(an)等,此外(wai)還有三(san)(san)烷(wan)(wan)基三(san)(san)聚(ju)氰胺(an)(an)(an)(an)、氰脲酰(xian)氯三(san)(san)聚(ju)氰胺(an)(an)(an)(an)、脂(zhi)(zhi)肪(fang)胺(an)(an)(an)(an)等其它含氮化(hua)合物(wu)(wu)(wu);磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)(zhi)類(lei)包(bao)括單烷(wan)(wan)基、雙烷(wan)(wan)基磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)(zhi)和(he)氟化(hua)烷(wan)(wan)基磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)(zhi)等,常(chang)用于(yu)洗漆劑(ji)產品的消(xiao)泡(pao);羧(suo)化(hua)物(wu)(wu)(wu)包(bao)括三(san)(san)類(lei)物(wu)(wu)(wu)質(zhi):脂(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan),如(ru)月桂酸(suan)(suan)(suan)、棕櫚酸(suan)(suan)(suan)等;脂(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)(zhi),如(ru)脂(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)甘油(you)脂(zhi)(zhi)、動植物(wu)(wu)(wu)油(you)等;脂(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)皂,如(ru)硬脂(zhi)(zhi)酸(suan)(suan)(suan)和(he)棕櫚酸(suan)(suan)(suan)的鈣、鋁(lv)、鎂皂;脂(zhi)(zhi)肪(fang)醇、醚包(bao)括直鏈(lian)和(he)支(zhi)鏈(lian)醇、醚。
該類消(xiao)泡(pao)劑(ji)價(jia)格低廉,它適合于在液體剪切力較小(xiao),所(suo)含表(biao)面活性劑(ji)發泡(pao)能(neng)力較溫和的(de)(de)(de)條(tiao)件下使用(yong)(yong),它的(de)(de)(de)制(zhi)備(bei)原料(liao)易(yi)得、環保性能(neng)高、生產成本低,但(dan)對致(zhi)密(mi)型(xing)泡(pao)沫的(de)(de)(de)消(xiao)泡(pao)效率較低,而且由于其專(zhuan)用(yong)(yong)性較強,市場份額已不斷萎縮。而在有些(xie)特(te)殊的(de)(de)(de)行業,如(ru)強酸(suan)、強堿等,卻(que)需(xu)要像(xiang)聚四氟乙插這類耐酸(suan)堿的(de)(de)(de)非硅型(xing)消(xiao)泡(pao)劑(ji)。
聚(ju)(ju)醚型消(xiao)泡劑是環氧乙烷、環氧丙(bing)烷的(de)共聚(ju)(ju)物,主要是利用其(qi)溶解性在(zai)不(bu)同溫度(du)表現出的(de)不(bu)同特性達到(dao)消(xiao)泡作(zuo)用。低溫下,聚(ju)(ju)醚分散到(dao)水(shui)中,當(dang)溫度(du)不(bu)斷(duan)升(sheng)高時(shi),聚(ju)(ju)醚親水(shui)性逐漸降低,直(zhi)到(dao)濁(zhuo)點時(shi),使(shi)聚(ju)(ju)醚成為不(bu)溶解狀態,這(zhe)樣才(cai)發(fa)揮消(xiao)泡作(zuo)用。在(zai)制備過程中通過調(diao)節聚(ju)(ju)醚的(de)種類及原(yuan)料的(de)比例(li)就可(ke)改變(bian)其(qi)濁(zhuo)點,從而可(ke)以應(ying)用在(zai)不(bu)同行業。
聚(ju)醚型(xing)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑具有抑泡(pao)(pao)(pao)能力強、耐高溫(wen)等優(you)良性能,缺點是有一定毒性,使(shi)(shi)用條件受溫(wen)度限制(zhi),破泡(pao)(pao)(pao)速率不高,使(shi)(shi)用領域窄(zhai)。泡(pao)(pao)(pao)沫如果產生的數量較(jiao)多,其無(wu)法迅速消(xiao)(xiao)滅泡(pao)(pao)(pao)沫,必(bi)須有消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑重新加入其中,消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)效果才能體現出來。
聚(ju)醚型(xing)消泡劑主要分(fen)為GP型(xing)、GPE型(xing)、GPES型(xing)。
聚合環氧丙(bing)(bing)烷(wan)(wan)與環氧乙烷(wan)(wan)、或環氧丙(bing)(bing)烷(wan)(wan)與甘油(you)即(ji)可(ke)獲得GP型(xing)。其在(zai)起泡(pao)介質內的抑(yi)泡(pao)能力要(yao)高(gao)于消泡(pao)能力。常用(yong)在(zai)生物農藥、酵母等生產中做消泡(pao)劑。
GPE型消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)主(zhu)要是將環氧(yang)乙(yi)烷(wan)加(jia)在(zai)聚(ju)丙二(er)醇鏈(lian)段(GP型消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji))末端,變成親水基的聚(ju)氧(yang)乙(yi)烯氧(yang)丙烯甘油鏈(lian)端。其(qi)在(zai)介質中(zhong)易溶解,消(xiao)泡(pao)能(neng)力強,但溶解度也較大,抑泡(pao)性能(neng)較差(cha),常(chang)用(yong)于制藥工業(ye)做抗菌(jun)素發酵過(guo)程的消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)。
GPES型(xing)是在GPE型(xing)消(xiao)泡劑鏈端用硬脂酸進行酯化處理(li)后得到一種(zhong)新的(de)聚醚型(xing)消(xiao)泡劑。因為這種(zhong)結構的(de)分子(zi)親油性增加,親水性降低,易于(yu)聚集在氣液界面,因而消(xiao)泡效(xiao)率(lv)高。
聚二甲基(ji)(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)(也叫做(zuo)硅(gui)(gui)油(you)(you))是有機硅(gui)(gui)型消(xiao)泡(pao)劑的(de)主要(yao)成分。和(he)H2O、普通油(you)(you)類(lei)相比,硅(gui)(gui)油(you)(you)表(biao)面張力(li)更小,既適用(yong)(yong)于水基(ji)(ji)起泡(pao)體系,又適用(yong)(yong)于油(you)(you)性起泡(pao)體系。在H2O、普通油(you)(you)類(lei)中,硅(gui)(gui)油(you)(you)活性高、溶解(jie)度低(di),其基(ji)(ji)本特征表(biao)現在化學(xue)性質(zhi)穩定、使(shi)用(yong)(yong)范圍廣泛、揮發性低(di)、無毒,且消(xiao)泡(pao)能(neng)(neng)力(li)比較(jiao)(jiao)突出等(deng),缺點是抑泡(pao)性能(neng)(neng)較(jiao)(jiao)差。
這(zhe)一類(lei)消泡劑的種類(lei)主要包括固體(ti)型(xing)(xing)、乳液型(xing)(xing)、溶液型(xing)(xing)和(he)油(you)型(xing)(xing)。
固體型消泡劑具(ju)有穩定性(xing)好、工藝簡單、便于運輸、使用方便等(deng)特點(dian)。它對油(you)相(xiang)、水相(xiang)均適用,介質(zhi)分散性(xing)也比較突出,在(zai)低(無)泡洗衣粉領域應(ying)用比較普遍。
乳(ru)(ru)液型消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)的硅(gui)油(you)具有(you)較(jiao)大(da)的張(zhang)力,乳(ru)(ru)化難度系數大(da),乳(ru)(ru)化劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一旦選擇(ze)不當,會造成(cheng)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)在短(duan)時間內分層、變質等(deng)現象。乳(ru)(ru)液的穩定(ding)性對消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)質量(liang)極為關鍵,因此乳(ru)(ru)液型硅(gui)類消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的制備(bei)重點在于乳(ru)(ru)化劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)選擇(ze)。同時乳(ru)(ru)液型消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)具有(you)價格便(bian)宜、適用(yong)范圍(wei)廣(guang)泛、消(xiao)泡(pao)效果明(ming)顯等(deng)特點,在有(you)機硅(gui)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)用(yong)量(liang)最(zui)大(da)。隨(sui)著配方技術的進步(bu),乳(ru)(ru)液型消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)會有(you)較(jiao)大(da)發(fa)展(zhan)。
溶(rong)液(ye)型消(xiao)(xiao)泡劑是(shi)硅(gui)(gui)油(you)(you)溶(rong)解在(zai)溶(rong)劑中(zhong)制(zhi)成的溶(rong)液(ye),其消(xiao)(xiao)泡原理是(shi):利(li)用(yong)溶(rong)劑將硅(gui)(gui)油(you)(you)成分攜(xie)帶(dai)且于(yu)起(qi)泡溶(rong)液(ye)內分散,在(zai)這一過程中(zhong),硅(gui)(gui)油(you)(you)會逐(zhu)步凝聚成微滴,由(you)此完成消(xiao)(xiao)泡。硅(gui)(gui)油(you)(you)溶(rong)解在(zai)非水有機溶(rong)液(ye)體系中(zhong),例如(ru)多氯乙烷、甲苯等,可以(yi)作為油(you)(you)性溶(rong)液(ye)消(xiao)(xiao)泡。
硅油溶(rong)解在水相體(ti)系溶(rong)液中(zhong),例如乙二(er)醇、甘油等,可以作為水性溶(rong)液消泡。需要注意(yi)的(de)是,溶(rong)劑(ji)在提高消泡劑(ji)分散性的(de)同(tong)時,其成本也會加大,其制(zhi)備(bei)過程中(zhong)攪(jiao)動的(de)速度、力(li)度如果不足,溶(rong)劑(ji)雖易得(de)到擴散,硅油卻凝聚成粒度大、消泡活(huo)性較差的(de)油珠(zhu)。
成本較高的(de)二甲基硅油通常適合油溶性溶液的(de)消泡(pao)。一般來說,高黏(nian)(nian)度的(de)起泡(pao)體系(xi)選(xuan)擇(ze)低(di)黏(nian)(nian)度的(de)消泡(pao)劑,低(di)黏(nian)(nian)度的(de)起泡(pao)體系(xi)選(xuan)擇(ze)高黏(nian)(nian)度的(de)消泡(pao)劑。
此類消泡(pao)劑(ji)是(shi)利用聚醚(mi)鏈段或聚硅(gui)氧烷(wan)鏈段改性(xing)(xing)接枝后獲(huo)得(de)(de)的(de)硅(gui)醚(mi)共聚物,它(ta)是(shi)將兩者的(de)優(you)點(dian)有(you)(you)機結合起(qi)來得(de)(de)到一種新型高效消泡(pao)劑(ji),具有(you)(you)分散(san)性(xing)(xing)好、抑泡(pao)能(neng)力強(qiang)、穩定、無(wu)毒、揮發(fa)性(xing)(xing)低(di)、消泡(pao)效力強(qiang)等優(you)點(dian)。
(1)聚醚(mi)改(gai)性有(you)機硅(gui)型消泡劑(ji)特點
逆溶解(jie)性:由于(yu)(yu)分子中含有(you)聚(ju)醚鏈段,所以具備聚(ju)醚消泡(pao)(pao)劑的濁點(dian)特性,能基于(yu)(yu)體系消泡(pao)(pao)的溫度需求方便地(di)選(xuan)擇(ze)適用的聚(ju)硅氧烷聚(ju)醚型消泡(pao)(pao)劑。
自乳性(xing)(xing)(xing):由于(yu)硅(gui)氧(yang)烷鏈(lian)(lian)段和聚(ju)醚鏈(lian)(lian)段對溶(rong)劑(ji)的憎、親性(xing)(xing)(xing)能不(bu)同(tong),當(dang)聚(ju)醚改性(xing)(xing)(xing)有機硅(gui)型(xing)消泡(pao)(pao)劑(ji)加(jia)入溶(rong)劑(ji)中(zhong),聚(ju)醚鏈(lian)(lian)段伸展于(yu)外(wai)部、聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷鏈(lian)(lian)段卷曲于(yu)內部,所形成(cheng)分散狀態即所謂的“自乳性(xing)(xing)(xing)”。消泡(pao)(pao)劑(ji)在(zai)自乳性(xing)(xing)(xing)作用下,可(ke)(ke)以迅速、均勻地分散于(yu)起(qi)泡(pao)(pao)液內,其穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)較為突出(chu),對抑泡(pao)(pao)、消泡(pao)(pao)功能的全面發(fa)揮有利(li)。對聚(ju)醚鏈(lian)(lian)段、硅(gui)氧(yang)烷鏈(lian)(lian)段的比例進行調節,可(ke)(ke)以使(shi)消泡(pao)(pao)劑(ji)適用于(yu)不(bu)同(tong)性(xing)(xing)(xing)質起(qi)泡(pao)(pao)溶(rong)液。
(2)聚(ju)醚(mi)改性有機(ji)硅型消泡劑種類
根(gen)據(ju)內部銜(xian)接方式不同,聚醚改性有機硅型消泡劑可以分為以下兩類:
以(yi)酸(suan)為(wei)催化劑(ji)制(zhi)備的-Si-O-C-鍵連接的共聚物(wu),這種消泡劑(ji)易于水(shui)解(jie),穩定性較(jiao)差。如果有胺類緩沖劑(ji)存在(zai),可以(yi)進行較(jiao)長(chang)時間(jian)保(bao)留。但因(yin)其價(jia)格低,發展潛力極(ji)為(wei)明顯。
-Si-C-鍵銜接的共聚物結構比較(jiao)穩定(ding),在(zai)密閉條件下,可(ke)以保存兩年(nian)以上。但是(shi)由于生產過程中(zhong)要使(shi)用價(jia)格(ge)昂貴(gui)的鉑(bo)為催化劑(ji),使(shi)得此類消泡(pao)劑(ji)的生產成(cheng)本高昂,所以并(bing)未得到廣泛應用。
礦物(wu)油類、酰胺類、低級醇類、脂肪酸(suan)及(ji)脂肪酸(suan)酯類、磷酸(suan)酯類等有機物(wu)消泡劑的研究應用較早,屬于(yu)第一代消泡劑,其(qi)具(ju)有原料易得、環保(bao)性(xing)能高、生(sheng)產成本低等優點;缺(que)點在于(yu)消泡效(xiao)率低、專(zhuan)用性(xing)強、使用條件苛刻等。
聚(ju)(ju)醚(mi)類(lei)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)是第二代消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑(ji),主要包括直鏈聚(ju)(ju)醚(mi)、由醇或氨為起始劑(ji)的(de)聚(ju)(ju)醚(mi)、端基(ji)酯化的(de)聚(ju)(ju)醚(mi)衍生物三種。聚(ju)(ju)醚(mi)類(lei)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)最(zui)大的(de)優(you)(you)點在于(yu)抑泡(pao)(pao)(pao)能(neng)力強(qiang)(qiang),除此(ci)以外(wai),還有些聚(ju)(ju)醚(mi)類(lei)的(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)具有耐高溫(wen)、耐強(qiang)(qiang)酸強(qiang)(qiang)堿等優(you)(you)良性能(neng);缺點是使用條件受溫(wen)度限制、使用領域(yu)窄、消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)能(neng)力較差(cha)、破泡(pao)(pao)(pao)速率(lv)低等。
有機硅(gui)類消泡劑(第三代消泡劑)有較強的(de)消泡性能(neng)、快速的(de)破(po)泡能(neng)力、揮發性低、對環境無毒害、無生理惰性、使用范圍廣(guang)等(deng)優點,因此(ci)有著(zhu)廣(guang)闊的(de)應(ying)用前景和(he)巨大的(de)市場潛(qian)力,但是抑泡性能(neng)較差。
聚(ju)醚改性聚(ju)硅(gui)氧烷消泡劑(ji)(ji)同時兼有(you)聚(ju)醚類(lei)消泡劑(ji)(ji)和有(you)機硅(gui)類(lei)消泡劑(ji)(ji)的(de)優點,是消泡劑(ji)(ji)的(de)發展方(fang)向。有(you)時還可以根據(ju)其逆溶解性重復利用,但是此(ci)類(lei)消泡劑(ji)(ji)的(de)種類(lei)較(jiao)少,還處于研發階段,生產的(de)成(cheng)本較(jiao)高。
我國(guo)在上(shang)個世紀七(qi)十年代以后,開始從事于聚(ju)醚(mi)(mi)改性(xing)(xing)硅(gui)油(you)的(de)開發(fa)和應用(yong)(yong),克難(nan)攻堅,但消泡(pao)劑產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)起步較晚(wan),國(guo)產(chan)(chan)(chan)消泡(pao)劑的(de)更新換代還是(shi)(shi)不能(neng)跟上(shang)工(gong)(gong)業(ye)(ye)發(fa)展的(de)步伐。國(guo)內對于-Si-C-型聚(ju)醚(mi)(mi)改性(xing)(xing)硅(gui)烷(wan)的(de)供應主(zhu)要是(shi)(shi)依靠進口這一(yi)(yi)渠道,因(yin)(yin)為(wei)相比于國(guo)外的(de)Si-C型聚(ju)醚(mi)(mi)改性(xing)(xing)硅(gui)油(you)的(de)研(yan)究,我國(guo)對其進行的(de)研(yan)究則要匱乏很(hen)多(duo),基本(ben)上(shang)沒(mei)有(you)新的(de)產(chan)(chan)(chan)品和新的(de)工(gong)(gong)藝出現(xian),一(yi)(yi)方(fang)面是(shi)(shi)因(yin)(yin)為(wei),能(neng)夠生產(chan)(chan)(chan)特(te)種聚(ju)醚(mi)(mi)和特(te)種含氫硅(gui)油(you)的(de)廠家較少(shao),產(chan)(chan)(chan)品原料(liao)的(de)選(xuan)擇有(you)限;另一(yi)(yi)方(fang)面是(shi)(shi)因(yin)(yin)為(wei),采用(yong)(yong)聚(ju)醚(mi)(mi)改性(xing)(xing)硅(gui)油(you)工(gong)(gong)藝合成還是(shi)(shi)沿用(yong)(yong)傳統(tong)的(de)合成工(gong)(gong)藝,因(yin)(yin)此(ci)產(chan)(chan)(chan)品的(de)轉化率(lv)較低(di),產(chan)(chan)(chan)物(wu)中交聯產(chan)(chan)(chan)物(wu)較多(duo),產(chan)(chan)(chan)品質量較差,其經(jing)濟效益難(nan)有(you)保障。
按照(zhao)原有的(de)合成(cheng)工藝(yi)制備聚醚改性(xing)硅油,加成(cheng)反應(ying)(ying)(ying)中(zhong)催(cui)化劑氯鉑酸成(cheng)本會(hui)(hui)很(hen)高(gao),反應(ying)(ying)(ying)條件很(hen)苛刻。若反應(ying)(ying)(ying)中(zhong)催(cui)化劑用(yong)量少(shao),反應(ying)(ying)(ying)中(zhong)副(fu)反應(ying)(ying)(ying)很(hen)難控制,產(chan)(chan)物(wu)外(wai)觀(guan)顏色會(hui)(hui)加深且需要延(yan)長反應(ying)(ying)(ying)時(shi)(shi)間;反應(ying)(ying)(ying)中(zhong)的(de)溶劑(甲(jia)苯(ben)與(yu)異丙醇)對環境及(ji)人體危(wei)害性(xing)較大,若溶劑殘留同時(shi)(shi)會(hui)(hui)使產(chan)(chan)物(wu)的(de)表面張力升(sheng)高(gao),此外(wai),為了去除(chu)反應(ying)(ying)(ying)剩余的(de)溶劑還需要額外(wai)的(de)處理(li)過(guo)程,設備復(fu)雜。
市場上有(you)(you)琳瑯(lang)滿目(mu)的(de)消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)品種(zhong),大多(duo)(duo)消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)消泡(pao)(pao)(pao)效果(guo)尚可(ke),抑(yi)泡(pao)(pao)(pao)作(zuo)用(yong)不強,使顧(gu)客花(hua)費了金錢(qian),卻達(da)不到想要的(de)消泡(pao)(pao)(pao)效果(guo),以(yi)致于令人(ren)不敢放(fang)心地使用(yong)或干脆放(fang)棄(qi)消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)的(de)使用(yong)。平(ping)時摻入(ru)(ru)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土中的(de)許(xu)多(duo)(duo)外加劑(ji)(ji)(ji)都有(you)(you)一定(ding)(ding)的(de)引氣作(zuo)用(yong),引入(ru)(ru)的(de)氣泡(pao)(pao)(pao)對混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土的(de)強度產生一定(ding)(ding)的(de)副作(zuo)用(yong),好的(de)消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)摻入(ru)(ru)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土中抑(yi)制(zhi)或消除(chu)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土中過(guo)多(duo)(duo)或有(you)(you)害(hai)氣泡(pao)(pao)(pao),可(ke)提高(gao)(gao)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土密(mi)實(shi)度,從(cong)而(er)提高(gao)(gao)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土強度,因此研制(zhi)出性(xing)能(neng)優(you)良的(de)消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)無疑十分重要與迫(po)切。
聚(ju)(ju)醚改性(xing)(xing)硅(gui)油(you)(PESO)是生產(chan)以(yi)及(ji)應用最多的(de)一類(lei)硅(gui)油(you),其(qi)(qi)通(tong)過(guo)線型的(de)二甲基(ji)硅(gui)油(you)主鏈(lian)(lian)或者側鏈(lian)(lian)與聚(ju)(ju)醚鏈(lian)(lian)相連接聚(ju)(ju)合而成,是市場生產(chan)和應用最廣泛的(de)改性(xing)(xing)硅(gui)油(you)。這種(zhong)硅(gui)油(you)的(de)分子(zi)結構中(zhong)(zhong)聚(ju)(ju)醚鏈(lian)(lian)段(duan)中(zhong)(zhong)的(de)氧原子(zi),與水(shui)作(zuo)用可以(yi)形成氫(qing)鍵(jian),從而可溶(rong)解在(zai)水(shui)溶(rong)液中(zhong)(zhong);聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷鏈(lian)(lian)段(duan)既不親水(shui)又不親油(you),其(qi)(qi)主鏈(lian)(lian)上的(de)烴基(ji)也不親水(shui)。因(yin)此,聚(ju)(ju)醚鏈(lian)(lian)段(duan)和聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷鏈(lian)(lian)段(duan)通(tong)過(guo)硅(gui)氫(qing)加成反應生成化(hua)(hua)學鍵(jian)連接在(zai)一起,形成一種(zhong)性(xing)(xing)能(neng)獨特的(de)非離子(zi)表面活(huo)性(xing)(xing)劑。由于聚(ju)(ju)醚種(zhong)類(lei)繁(fan)多,在(zai)加成反應時引入方式(shi)變化(hua)(hua),就(jiu)會生成一系列不同(tong)的(de)聚(ju)(ju)醚改性(xing)(xing)硅(gui)油(you),性(xing)(xing)能(neng)與功(gong)能(neng)各(ge)異,可以(yi)滿足多元化(hua)(hua)市場的(de)需求。
PESO消泡(pao)(pao)劑結合了聚醚的(de)水(shui)(shui)溶性和有(you)機硅低(di)表(biao)面張(zhang)力(li)特點(dian)。它具有(you)聚醚鏈段中親(qin)水(shui)(shui)性基團EO,疏水(shui)(shui)性基團PO,適當調節兩(liang)者比(bi)例,就會有(you)很強(qiang)的(de)低(di)表(biao)面張(zhang)力(li),形成(cheng)很強(qiang)的(de)消泡(pao)(pao)能力(li)。
隨著PESO消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)研(yan)制工作持續(xu)進行,涌現出許多新的(de)(de)活性消(xiao)泡(pao)組分(fen),使得對復配(pei)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)的(de)(de)反應(ying)機理及各(ge)組分(fen)的(de)(de)協同效應(ying)研(yan)究更加深入。因此成分(fen)單一、經濟(ji)效益差的(de)(de)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)將逐(zhu)漸被(bei)多功(gong)能、高效率(lv)的(de)(de)復配(pei)型消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)所取代,這將會是(shi)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)市場的(de)(de)未來趨勢。
在原有(you)PESO基(ji)礎上引入新的(de)基(ji)團,如-NH2(氨基(ji))、Cn(H2O)m(糖類)及C6H5COC6H5(二(er)苯(ben)甲酮(tong))和-COOH(羧基(ji)),可賦(fu)予PESO更多(duo)(duo)(duo)反應(ying)性和多(duo)(duo)(duo)功(gong)能性。隨著世界范圍內清(qing)潔生產的(de)呼聲越來越高,開(kai)發(fa)高效、綠色、多(duo)(duo)(duo)功(gong)能表面活(huo)性劑新品種成為PESO消泡劑發(fa)展的(de)主導方向。
理(li)想的消泡(pao)劑其物化性(xing)能必須滿足(zu)使用體系的要求。一般(ban)地說,選擇(ze)消泡(pao)劑時必須考慮(lv)下(xia)列要求:
(1)消泡(pao)能力(li)強(qiang),使用(yong)極少(shao)量時就(jiu)能有效消除(chu)泡(pao)沫;
(2)具有比(bi)被消泡(pao)體系更低的表面張力(li);
(3)消泡劑加入以后不影響被消泡體(ti)系的基(ji)本性(xing)能;
(4)不溶于被消泡體系(xi)(xi),也不易(yi)被體系(xi)(xi)中的(de)表面活性劑(ji)所增(zeng)溶;
(5)表面張力平(ping)衡性要好;
(6)不與被消泡介質反應,也(ye)不會被其分解降解,具有良好的化學穩定性;
(7)具(ju)有(you)良(liang)好的(de)擴散性和滲透性,在泡(pao)沫介質中(zhong)具(ju)有(you)正的(de)擴散系數,在泡(pao)沫表面有(you)很快(kuai)的(de)鋪展能力(li);
(8)耐(nai)熱(re)性(xing)能好,在高溫時不會失去效力;
(9)具有良好的氣體溶解性(xing)和透過性(xing);
(10)在(zai)被消(xiao)泡(pao)體系(xi)中具有高(gao)的(de)生理活性(xing)和安全性(xing),消(xiao)泡(pao)劑本(ben)身為無毒性(xing)或低毒性(xing)物(wu)質;
(11)具有低(di)的化學需(xu)氧量(liang)(COD)、生化需(xu)氧量(liang)(BOD)和總需(xu)氧量(liang)(TOD);
(12)具有良好的貯存穩定(ding)性;
(13)具有(you)長時間(jian)的消(xiao)泡效應(ying),有(you)的消(xiao)泡劑能迅速(su)消(xiao)泡,但時間(jian)一(yi)長即失效;
(14)成本低;
(15)不增加表面(mian)活性劑水溶液(ye)的表面(mian)黏度。
消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)很難同時(shi)達到上(shang)述(shu)要(yao)求(qiu),只能(neng)在主(zhu)要(yao)性能(neng)上(shang)滿足被消泡(pao)(pao)體系(xi)的(de)要(yao)求(qiu)。每一種(zhong)消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji),只能(neng)對某一體系(xi)或數種(zhong)體系(xi)有效(xiao),同一種(zhong)泡(pao)(pao)沫(mo)體系(xi)也可選用(yong)多(duo)種(zhong)不(bu)同的(de)消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji),正因為(wei)如此,使用(yong)者(zhe)應進行(xing)試驗,選用(yong)最有效(xiao)最經(jing)濟(ji)的(de)消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)。
消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)主(zhu)要(yao)成分(fen)一(yi)般為疏水(shui)顆(ke)(ke)粒、硅油(you)(you)(you)和乳化劑,疏水(shui)顆(ke)(ke)粒吸附硅油(you)(you)(you),使有機硅在(zai)盡量少(shao)(shao)的(de)情況下達(da)到最(zui)大的(de)效(xiao)果。硅油(you)(you)(you)作為主(zhu)要(yao)的(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)介質,表面張力很小,既不親油(you)(you)(you)也(ye)不親水(shui),在(zai)體(ti)系(xi)中(zhong)懸(xuan)浮,消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑存在(zai)于泡(pao)沫(mo)壁中(zhong)間時,排開(kai)油(you)(you)(you)水(shui)相產生消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)效(xiao)果,同時硅油(you)(you)(you)有少(shao)(shao)量消(xiao)(xiao)(xiao)耗,當(dang)疏水(shui)顆(ke)(ke)粒外(wai)的(de)硅油(you)(you)(you)完全被(bei)消(xiao)(xiao)(xiao)耗時,造(zao)成泡(pao)沫(mo)體(ti)系(xi)渾濁。因此(ci)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑選用(yong)的(de)疏水(shui)顆(ke)(ke)粒、硅油(you)(you)(you)、乳化劑用(yong)量和成色不同,造(zao)成了消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑性(xing)能千差萬別。當(dang)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)效(xiao)果好、抑泡(pao)時間長時,體(ti)系(xi)中(zhong)一(yi)般不會出現(xian)渾濁現(xian)象。
由于(yu)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)不是(shi)溶(rong)解在(zai)體(ti)系(xi)(xi)中,而是(shi)分(fen)(fen)散在(zai)體(ti)系(xi)(xi)中,所以消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)在(zai)體(ti)系(xi)(xi)中的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)散均(jun)勻(yun)度就顯得至關重要。當(dang)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)均(jun)勻(yun)分(fen)(fen)散在(zai)體(ti)系(xi)(xi)中時,對體(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)明(ming)度影響小(xiao),團(tuan)聚(ju)成較大顆粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)比(bi)較長,能在(zai)體(ti)系(xi)(xi)中保持相(xiang)當(dang)長的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian);當(dang)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)在(zai)體(ti)系(xi)(xi)中沒有分(fen)(fen)散均(jun)勻(yun),而是(shi)以很多小(xiao)顆粒(li)(li)團(tuan)聚(ju)在(zai)一起時,一方(fang)(fang)面(mian)會影響體(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)明(ming)度,另一方(fang)(fang)面(mian)會使消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)團(tuan)聚(ju)成大顆粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)變(bian)短,這(zhe)就導(dao)致消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)加到體(ti)系(xi)(xi)后出現(xian)渾濁,隔(ge)天漂油(you)。為(wei)了(le)避免(mian)漂油(you)可采取的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法有:將消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)添加順序往前移;在(zai)加到體(ti)系(xi)(xi)之前先進(jin)行稀釋(shi),稀釋(shi)劑(ji)(ji)(ji)可以是(shi)水或是(shi)體(ti)系(xi)(xi)中的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)活性劑(ji)(ji)(ji)。
消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)中(zhong)硅油(you)(you)的(de)(de)性(xing)質決定(ding)了(le)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)的(de)(de)抑(yi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)時間(jian),硅油(you)(you)含量決定(ding)了(le)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)在使(shi)(shi)用中(zhong)的(de)(de)消(xiao)(xiao)耗周(zhou)期,硅油(you)(you)加入(ru)量過(guo)(guo)(guo)少會使(shi)(shi)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)的(de)(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)性(xing)能(neng)達(da)不到要求值,加入(ru)量過(guo)(guo)(guo)多會影響(xiang)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)的(de)(de)性(xing)能(neng),同時會降低消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)的(de)(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)性(xing);消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)粒徑(jing)大(da)(da)小決定(ding)了(le)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)的(de)(de)耐(nai)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)性(xing),粒徑(jing)太大(da)(da)可(ke)能(neng)導致消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)易被過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv),產生漂油(you)(you),對抑(yi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)產生影響(xiang);攪拌時間(jian)也(ye)是消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)抑(yi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)能(neng)力(li)(li)的(de)(de)重要指標,攪拌不充(chong)分(fen)可(ke)能(neng)會產生渾濁、漂油(you)(you)、消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)能(neng)力(li)(li)減弱、抑(yi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)時間(jian)變短。
酸堿(jian)穩定性。硅(gui)油(you)能破壞液體(ti)(ti)(ti)表面張力,起(qi)到消除泡沫(mo)的效(xiao)(xiao)果,如果消泡劑(ji)耐酸堿(jian)性差會導致硅(gui)油(you)分解(jie),從而(er)導致消泡能力降低(di),甚至失效(xiao)(xiao),在體(ti)(ti)(ti)系(xi)中(zhong)加(jia)(jia)入硅(gui)酸鹽一般會抑制其分解(jie);消泡劑(ji)溶解(jie)性。某些化學成分使硅(gui)油(you)溶解(jie)到體(ti)(ti)(ti)系(xi)中(zhong),這樣消泡劑(ji)不再有消泡作用,而(er)是(shi)作為表面活(huo)性劑(ji)存在于(yu)體(ti)(ti)(ti)系(xi)中(zhong),體(ti)(ti)(ti)系(xi)泡沫(mo)比沒加(jia)(jia)消泡劑(ji)時(shi)更高。