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消泡剂的种类及应用选择
作者:6179404  来源:本站  发表时间:2013-11-1 10:59:37  点击:576
       消泡剂品种繁多,用途广泛。在人们的生活和生产中,有时需要利用泡及泡沫,像浮选、灭火、除尘、洗涤、制造泡沫陶瓷和塑料等;有时需要消除泡及泡沫,如发酵、涂料、造纸、印染、排除体内器官胀气、锅炉用水、废水处理及棱镜(或玻璃)的制造等。所谓“泡”或“气泡”是指不溶性气体存在于液体或固体中,或存在于以它们的薄膜包围的独立的气泡。许多气泡聚集在一起彼此以薄膜隔开的积聚状态谓之泡沫。气泡是一种具有气/液、气/固、气/液/固界面的分散体系,后者常见于选矿及油田体系的气泡。
  纯水和纯表面活性剂不起泡,因为它们的表面和内部是均匀的,很难形成弹性薄膜,即使形成亦不稳定,会瞬间消失。但在溶液中有表面活性剂的存在,气泡形成后,由于分子间力的作用,其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附,形成规则排列,其亲水基朝向水相,疏水基朝向气泡内,从而在气泡界面上形成弹性膜,其稳定性很强,常态下不易破裂。泡沫的稳定性与表面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。再者,气泡与液体的表面张力反变相关,其张力愈小,则愈易起泡。在生活和生产中,有时泡沫的出现,给人们带来诸多不便,故必须消泡。凡能破坏泡沫稳定性的因素,均可用于消泡。消泡涵盖“抑泡”和“破泡”两重因素。有机硅消泡剂即赋此功能,它能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力,防止形成泡沫,或使原有泡沫减少,通常具有选择性作用。一般物理消泡法难于瞬间消泡,而化学和界面消泡,则十分快捷、便当、高效。
  概而言之,消泡剂是指具有化学和界面化学消泡作用的药剂。作为消泡剂,有低碳醇、矿物油、有机极性化合物及硅树脂等。其形态有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作为消泡剂均具消泡力强、化性稳定、生理惰性、耐热、耐氧、抗蚀、溶气、透气、易扩散、易渗透、难溶于消泡体系且无理化影响、消泡剂用量少、高效等特点。

 一、有机硅消泡剂机理:
有机硅消泡或抑泡的能力,是由于它具有的很低的表面张力。有机硅化合物(硅油)干扰气液界的表面张力,导致消泡效果。
当有机硅加到泡沫介质中时,硅油的小颗粒落到泡的表面,同时有效地降低接触点的表面张力,在泡外皮引起一个薄弱点,从而引起破泡。最佳消泡活性标准可以如此描述:游离的硅油小粒子必须完全地、尽可能快地和有效地分散到活动区内。硅油借助于生产加工时加入的比例很小,表面积很大的SiO2填料作用,而迅速分散,并在SiO2粒子接触点外引起破乳破泡,挤在一起的泡沫由于临近处泡沫的破裂,引起不稳定态,加快引起连续破泡的效果,至最后达到稳定态。如果是乳液状消泡剂,乳液太稳定,将减少消泡作用。稳定性差时,有较大活性。因此,需要在稳定性和活性之间加以平衡,并选择在水相及油相中溶解度低,而又具有极高活性的有机硅化合物。
消泡剂的机能,也有按破泡、脱泡、抑泡三种机理进行定义。
破泡:相对于泡沫,从空气侧进入泡中,将泡合一破坏。
抑泡:从液体侧进入泡中,将泡合一破坏。
脱泡:从气泡的界面侵入泡中,令气泡合一浮出液面。
消泡剂有油型、溶液型、乳液型,固体粉末型及复合型等。
二、有机硅消泡剂种类:
1、水乳剂型消泡剂:
以聚二甲基硅氧烷(硅酮)为主体,及白炭黑复合物,在表面活性剂(乳化剂)的作用下制备成O/W型各种不同浓度的水乳消泡(适合水性介质消泡场合)或制成高浓度硅膏,用时采用涂抹法或临时稀释后使用。
2、 油体系消泡剂:
借助溶剂携带硅油并分散到起炮液中。溶剂扩散,硅油或微滴发挥消泡作用(一般高、低粘度硅油调合)或制成硅油/矿物油分散体。
原油破乳脱水:
原油占有一定的比例时以W/O乳液形式得到的,不将其中大部份水份除去,这种油是不能加工的,石油工业需要大量有机硅表面活性剂作破乳剂用。此为白色固体,1%水溶液表面张力为20.6mN/m
3、 固体粉剂消泡剂:
含质量分数2%~5%有机硅消泡成分及质量分数98%~50%的粉状固体载体。
4、消泡棒:
硅油、磺酸钠盐及蜡的制剂。
5、自乳化自分散型消泡剂:
以聚硅氧烷与聚醚共聚的有机硅表面活性剂,在聚硅氧烷分子链上引入亲水基,可显著改善有机硅在水中的分散性,或成自乳化状,成为一类专门的消泡剂,在浊点以上消泡,适合高温高压喷射染色等消泡。
“自乳化型”消泡剂耐热、机械稳定性,耐酸、碱,苛刻条件下消泡,如聚酯纤维高温染色,二乙醇胺水溶液脱硫体系,各种油剂切削液,不冻液等体系消泡。
三、有机硅消泡剂应用:
1、 纺织印染:
(1)、上浆工艺:水乳剂型有机硅消泡剂,如:JY-851(或有机硅聚醚),上浆槽内添加量0.2?0.25g/L
(2)、化纤油剂:化纤油剂加入0.02?0.04%水乳液型消泡剂。化纤油剂配方中应含有机硅聚醚硅油。
(3)、退浆精炼:选用含聚醚有机硅,

(4)、漂白:酸性较强,有机硅消泡剂。
(5)、染色:有机硅乳液消泡剂。喷射染色最好选用聚醚有机硅,高温消泡、低温水溶,不沾污织物。

2、 石化工业:
(1)、钻井:乙基硅油(或甲基硅油层乳液)用于泥浆添加剂。
(2)、采油:油气分离,消泡棒。熔点比井口泡沫温度高2.8?13.9
(3)天然汽油吸收:用汽油将二甲基硅油配成2%溶液。
(4)油气分离破乳:
A、 油气分离,原油中添加0.025~0.0065mg/Kg可提高生产能力;
B、 破乳:油气分离的原油一般微W/O型乳液,添加0.2mg/Kg左右的适宜消泡剂,可达到破乳消泡的效果。
(5)精炼:减压蒸馏添加消泡剂,馏分颜色改善,馏分范围放宽,常用有硅油的柴油溶液。
(6)高能燃料(内燃、喷气、航空燃料)用氰烷基聚硅氧烷分散在高闪点煤油中,再加到高能燃料中作高效消泡剂。
(7)沥青、渣油:添加硅油量为0.2×10-6~2.0×10-6
(8)延迟焦化、除焦、消垢:消泡剂添加参考量:0.05~100×10-6
(9)消泡钻井液:高粘度磺金属盐(石油磺酸钙:磺化沥青钠=1:1),硅氧烷的加入量约100~400×10-6或5~15mg/Kg,磺酸盐:硅氧烷接近1:1为佳。
(10)润滑油:如内燃机、汽车润滑剂、金属加工液、压缩机油等,当用硅油添加作消泡,是因为以下优点:
A、难溶于润滑油,处于分散状态,有利于吸附在气泡膜上破泡;
B、有与矿物油类似的烷基,能挤进泡膜,削弱分子引力;
C、表面张力低,渗透好,吸附在泡膜表面时使局部表面张力降低,因泡膜表面张力不均匀而破泡。
重质油选用粘度小硅油,添加量1~10×10-6。另外,烷基聚丙烯酸酯也比较好,有较好的气体释放性。
支链胺加入粗汽油、石脑油中,再加入到润滑油中,也可作消泡剂,加入量微0.05~1%,此消泡剂可加入金属切削液中。
3、 造纸工业
(1)制浆:有机硅乳液消泡剂(90g/T纸)。
(2)涂布纸:涂层涂料,压光后印刷画报等的用纸,涂布气泡一般用非硅消泡剂。
(3)污水处理:水乳剂型有机硅消泡剂。
4、 涂料、油墨中的应用
I、涂料生产中对消泡剂的要求:
(1)与泡沫表面的活性物质有一定亲和力,但再气泡液中应该是难溶与不溶的;
(2)表面张力低于气泡液的表面张力,且有较低HLB值;
(3)应使乳液(乳胶)稳定;
(4)涂料成膜后不能引起鱼眼和缩孔的不良后果;
(5)水性涂料用消泡剂:多使用水中难溶的物质,如矿物油、高级醇、有机硅树脂,有机硅是水性涂料最好的消泡剂。
非水性涂料用消泡剂:常用难溶于有机溶剂中的物质,如低级醇、有机硅树脂(有机硅树脂用量要适量,过量易缩裂、陷穴,现多采用改性的有机硅树脂或经乳化的有机硅树脂)。
II、水性涂料中推荐使用的有机硅消泡剂:
(1)硅油、疏水SiO2混合物适用:
环氧树脂,浇涂,用量0.3%;
热塑丙烯酸树脂,喷涂,用量0.3%
(2)聚醚聚硅氧烷与疏水SiO2混合物适用:
热固性醇酸树脂,浸涂用量0.3%,刮涂用量0.1%
(3)疏水SiO2、烃类、硅油的混合物适用:
热塑性丙烯酸树脂,印刷、油墨,用量0.1%;
空气干燥型丙烯酸树脂,浇涂,用量0.5%。
(4)硅油及疏水SiO2混合物乳液适用:
醇酸改性苯丙树脂,浇涂,用量0.5%
5、 洗涤剂工业用有机硅消泡剂
聚硅氧烷和改性三聚磷酸钠作为粉状洗涤剂添加剂,含SiO2为2~6%的二甲基硅油(1500c.s)乳液与无水三聚磷酸钠混合,乳液用量10~40%,形成水合物作添加剂。
金属清洗液,要求耐碱,最好时加入液体产品时透明且有消泡活性。
6、 食品工业用有机硅消泡剂:
食品专用聚硅氧烷树脂:二甲基聚硅氧烷为主体,含15%以下SiO2食品为水溶液时,用其乳化后的产品,其它均可直接用油型的产品,用量控制0.05g/Kg以下,此类消泡场合包括发酵及制糖,硅-乙二醇共聚物适合发酵过程抑泡。



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