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致力于表面活性劑在紡織、印染、化纖、染料等領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用
背 景
消泡劑是用于消除對(duì)生產(chǎn)生活帶來危害的泡沫的一種助劑。在工業(yè)生產(chǎn)過程中,只要涉及到攪拌問題,都會(huì)產(chǎn)生泡沫,如制漿造紙、紡織印染、涂料加工等等。這些工業(yè)過程產(chǎn)生的泡沫會(huì)造成很多問題,如生產(chǎn)能力減小、原料浪費(fèi)、反應(yīng)周期延長、質(zhì)量下降等等。因此,消除或者控制有害泡沫具有極大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)意義。
泡沫消除的方法有機(jī)械方法和化學(xué)方法。機(jī)械方法主要是通過調(diào)節(jié)體系的溫度和壓力等方法消泡,化學(xué)方法則是指添加消泡劑。
消泡劑的消泡機(jī)理
消泡劑的作用原理是通過進(jìn)入泡沫的雙分子定向膜,破壞其力學(xué)平衡,從而達(dá)到消泡的目的。消泡劑的消泡機(jī)理可分為以下3種:
消泡劑與發(fā)泡劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而消泡。例如發(fā)泡劑為肥皂時(shí),加酸使其變?yōu)橛仓幔部梢约尤脞}離子、鎂離子等金屬離子,使其成為不溶于水的固體,導(dǎo)致泡沫破裂。
一些非極性消泡劑如煤油、柴油等,還有小分子醇類消泡劑,他們的表面張力低于泡沫膜的表面張力,能在氣泡液膜表面頂走原來的起泡劑,使得泡膜強(qiáng)度降低(油性物質(zhì)的自身分子鏈短,不能形成堅(jiān)固的吸附膜),從而達(dá)到消泡的目的。
一些消泡劑以及某些固體疏水性顆粒,例如含氟表面活性劑、硅油、聚醚、膠體SiO2 等,能夠進(jìn)入泡沫的雙分子膜中,使得泡膜中的局部表面張力降低,而其余部分的表面張力不變,這種張力差異使得張力較強(qiáng)的部位牽引著張力較弱的部位,從而產(chǎn)生裂口,使泡內(nèi)氣體外泄而消泡。
消泡劑的性能要求
作為消泡劑,應(yīng)具有較低的表面張力和HLB值,不溶于發(fā)泡介質(zhì)之中,但又很易按照一定的粒度大小均勻的分散在泡沫介質(zhì)中,產(chǎn)生持續(xù)的和均衡的消泡能力。因此消泡劑應(yīng)該具有下述性能:
A、消泡劑的表面張力應(yīng)該低于被消泡體系的表面張力或比起泡劑有更高的表面活性,能促使起泡劑脫附,但它本身所形成的表面膜強(qiáng)度較差;
B、泡劑泡沫表面有較好的鋪展性,在其鋪展過程中促進(jìn)泡沫的排液作用,使液膜變薄;
C、在被消泡體系中不溶解或溶解度極小,但又有一定的親和性;
D、化學(xué)惰性,不與被消泡體系中的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
消泡劑類型
消泡劑種類繁多,目前使用的消泡劑,根據(jù)其特性效果,大致可以分為以下三類:
A、礦物油、脂肪酸(酯)、酰胺類、低級(jí)醇類等有機(jī)物
這類消泡劑被稱為第一代消泡劑,礦物油如火油、松節(jié)油、液體石蠟等,一般用于造紙和印花等行業(yè)。脂肪酸(酯)類如牛油、豬油、豆油、蓖麻油等,在造紙、染色、建筑涂料、發(fā)酵等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。醇類如椰子醇、己醇、環(huán)己醇,可用于制糖、發(fā)酵石油精制等。酰胺類的包括聚酰胺、二硬酯酰乙二胺等。
B、有機(jī)硅類
有機(jī)硅類是目前染整、食品、發(fā)酵、造紙、化工生產(chǎn)、粘合劑、潤滑油等行業(yè)中使用較廣的一類消泡劑。單純的硅油如二甲基硅油,并沒有消泡的作用,但將其乳化后,表面張力迅速降低,很小的使用量就能達(dá)到很強(qiáng)的破泡和消泡作用。
C、聚醚改性聚硅氧烷消泡劑
聚醚改性聚硅氧烷消泡劑是近年來最熱的一種消泡劑。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,通過調(diào)節(jié)兩種鏈段的比例和嵌段方式,我們可以得到很大性能各異、低毒環(huán)保的消泡劑。