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谈谈有机硅消泡剂

      有机硅消泡剂用途和应用非常领域广泛,在食品、切削液、纺织、印染、涂料、染料、造纸、油墨、油田、污水处理等领域都常常见到有机硅消泡剂的身影。消泡剂必须具备一些特性,如消泡力强,用量少;表面张力小,扩散性、渗透性好;耐热耐酸耐碱好;化学性稳定、耐氧化性强;气体溶解性,透过性好;在起泡溶液中溶解性小,生理安全性高等。

      消泡剂的机能通常按破泡、脱泡、抑泡三种机理进行定义。破泡是相对于泡沫,从空气侧进入泡中,将泡合一破坏;抑泡是从液体侧进入泡中,将泡合一破坏;脱泡是从气泡的界面侵入泡中,令气泡合一浮出液面。

    

       


      消泡剂的种类很多,在应用上也各有特点。其中有机硅消泡剂在产业中具有重要的地位,是常见、常用的消泡剂。

      有机硅消泡剂消泡力强,通常分子量较大的硅油在表面活性剂溶液中不溶,而对于小分子硅油很容易被表面活性剂分子增溶,从而改变了消泡剂的组成,使消泡性能减弱。对于硅油复配的消泡剂,不溶于水也不溶于矿物质油中,因此抑泡能力较强,同时也大大增强其破泡效果。由于 Si-O 键和 Si-C 键相对比较稳定,可以在含有少量酸、碱、盐的体系中使用。

      工业生产中常用的有机硅消泡剂多数是在硅油中添加分散助剂制得的一类硅油二次加工制品,属于液体混合物。混合物从外观和流动性上主要分为硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固体型五类。

      聚醚改性硅油消泡剂是把聚醚、有机硅的优点整合,将聚醚链段引入硅油链段上,使其具有更强的消泡、抑泡性能。聚醚改性硅油采用含有双键的聚醚与低含氢硅油通过加成反应而成,是一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂,其既保留了硅油的耐高低温性、耐候性、脱模性、憎水性以及生理惰性等性能,又具有聚醚无刺激性、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热性、抗剪切性及耐酸、碱性能,且无毒无味、储存稳定,因而被广泛应用。

      谈谈有机硅消泡剂的作用机理。

      有机硅消泡或抑泡的能力是由于它具有的低表面张力及其有限不相容性,有机硅化合物(包括硅油)干扰气液界的表面张力,导致消泡。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。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。


       有机硅消泡剂常见种类有以下几种。

       1、水乳剂型消泡剂。以聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)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剂或制成高浓度硅膏,适合水性体系消泡,用时采用涂抹法或临时稀释后添加使用。


                二甲基硅油结构式


       2、油体系消泡剂。借助溶剂携带硅油并分散到起泡液中。溶剂扩散,硅油或微滴发挥消泡作用。一般高、低粘度硅油调合组成或制成硅油、矿物油分散体。石油工业需要大量有机硅表面活性剂作破乳剂使用。

       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、自乳化自分散型聚醚改性有机硅消泡剂。这类消泡剂是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(聚醚改性硅油),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。


                        聚醚改性硅油结构式

     “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。


       有机硅消泡剂的优点。

       1、特点突出,使用广泛。由于硅油特殊的化学结构,既不与水或含极性基团的物质相溶,也不与烃类或含烃基的有机物相溶。由于硅油对各类物质的不溶性,因而应用面广,既能使用于水体系消泡,又可在油体系中使用。有机硅消泡剂不仅能有效地破除已经生成的泡沫,而且可以显著地抑制泡沫,防止泡沫的生成。它的使用量很少,只要加入起泡介质重量的百万分之一(1ppm),即能产生消泡效果。其常用范围是1至100ppm,不但成本低,而且不污染被消泡的物质。

       2、表面张力小,硅油的表面张力一般为20-21达因/厘米,比水(72达因/厘米)及一般起泡液的表面张力都小,消泡效能好。

       3、热稳定性好。常用的二甲基硅油长时间可耐150℃,短时间可耐300℃以上,其Si-O键不分解。这就确保了有机硅消泡剂可在广泛的温度范围内使用。

       4、化学稳定性好。由于Si-O键比较稳定,所以硅油的化学稳定性很高,很难与其它物质发生化学反应。因此,只要配制合理,有机硅消泡剂允许在含酸、碱、盐的体系中使用。

       5、合适的生理惰性。硅油已被证明对人畜没有毒性,其半致死剂量大于34克/公斤,有机硅消泡剂可安全地用于食品、医疗、医药及化妆品等工业上。


      有机硅消泡剂使用需注意事项。

      1、在使用前需要充分搅匀乳液,乳液不均会容易产生分层情况,影响消泡剂的使用效果;

      2、有机硅消泡剂使用时可以稀释,但稀释的同时消泡剂的稳定性也会因此下降,如发生分层等。所以在稀释时建议尽量使用增稠剂来进行开稀,如果用水开稀的话,那么需将水加入消泡剂中并缓慢搅拌,最好当天开稀当天用完;

      3、防止霜冻。有机硅消泡剂对霜冻和温度过高敏感而易遭到破坏。如果已经结冻的消泡剂一定要小心地去霜冻,并在使用前作检测;

      4、长时间强烈振荡或强烈剪切(如使用机械泵,均质机等)或搅拌会破坏消泡剂的稳定性,因此注意有机硅消泡剂的使用过程及存储环境。

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