能降低水、溶液、懸浮液等的(de)表面張力,防止(zhi)泡沫形成,或使原有泡沫減(jian)少或消滅(mie)的(de)物質。
消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)應具備(bei)下列(lie)性(xing)(xing)質:①消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)力(li)(li)強,用量(liang)少;②加(jia)到起(qi)泡(pao)體(ti)系(xi)(xi)中不影響體(ti)系(xi)(xi)的基本性(xing)(xing)質,即(ji)不與被消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)體(ti)系(xi)(xi)起(qi)反應;③表面張力(li)(li)小;④與表面的平(ping)衡性(xing)(xing)好(hao);⑤耐熱性(xing)(xing)好(hao);⑥擴散(san)性(xing)(xing)、滲透(tou)性(xing)(xing)好(hao),正鋪展系(xi)(xi)數較高;⑦化(hua)學性(xing)(xing)穩定(ding),耐氧化(hua)性(xing)(xing)強;⑧氣體(ti)溶(rong)解(jie)性(xing)(xing)、透(tou)過(guo)性(xing)(xing)好(hao);⑨在起(qi)泡(pao)性(xing)(xing)溶(rong)液中的溶(rong)解(jie)性(xing)(xing)小;⑩無生理活性(xing)(xing),安全性(xing)(xing)高。
消泡劑(ji)的應用十分廣泛,如食品工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、造紙工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、水處理、采(cai)油(you)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、印染工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、涂(tu)料工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、洗滌劑(ji)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、橡膠膠乳工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、氣溶膠工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、日(ri)化工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、醫藥工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)、奶制(zhi)品工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)等(deng)。
消泡(pao)劑(ji),是消除泡(pao)沫(mo)的一(yi)種添加劑(ji)。在涂料(liao)、紡織(zhi)、醫學(xue)、發酵、造紙、水處(chu)理(li)及石(shi)油(you)化工(gong)等領域生(sheng)(sheng)(sheng)產和(he)應用過程(cheng)中會產生(sheng)(sheng)(sheng)大量(liang)的泡(pao)沫(mo),進而影響(xiang)到產品質(zhi)量(liang)、生(sheng)(sheng)(sheng)產過程(cheng)。基于(yu)對泡(pao)沫(mo)的抑制、消除,生(sheng)(sheng)(sheng)產時通常要把特定量(liang)的消泡(pao)劑(ji)加入其(qi)中。
泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究最早可以追溯到(dao)柏(bo)拉圖時代,但(dan)(dan)幾百年來,人們對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)定(ding)義一(yi)(yi)(yi)直沒有形成統一(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)認識(shi)。美(mei)國(guo)(guo)膠體(ti)(ti)(ti)化學(xue)(xue)家L·I·Osipow和(he)道康寧公(gong)司的(de)(de)(de)(de)R·F·Smith從泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)密度(du)方面對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)進行了定(ding)義;日(ri)本(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)伊藤光一(yi)(yi)(yi)從泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)結構的(de)(de)(de)(de)角度(du)對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)進行了定(ding)義,但(dan)(dan)是(shi)卻忽略了氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)間(jian)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)互聯系(xi);我(wo)國(guo)(guo)著名的(de)(de)(de)(de)表(biao)面物(wu)理學(xue)(xue)家趙國(guo)(guo)璽教授對(dui)泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)定(ding)義為:泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)是(shi)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)分(fen)散于液(ye)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)分(fen)散體(ti)(ti)(ti)系(xi),氣(qi)體(ti)(ti)(ti)是(shi)分(fen)散相(xiang)(xiang)(不連(lian)續(xu)相(xiang)(xiang)),液(ye)體(ti)(ti)(ti)是(shi)分(fen)散介質(連(lian)續(xu)相(xiang)(xiang)),液(ye)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)上升至液(ye)面,形成少(shao)量液(ye)體(ti)(ti)(ti)構成的(de)(de)(de)(de)以液(ye)膜隔開(kai)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)聚集物(wu)。國(guo)(guo)內外(wai)學(xue)(xue)者(zhe)一(yi)(yi)(yi)致(zhi)認為:泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)本(ben)(ben)身是(shi)一(yi)(yi)(yi)種熱力學(xue)(xue)不穩定(ding)體(ti)(ti)(ti)系(xi),當氣(qi)體(ti)(ti)(ti)進入含有表(biao)面活性劑的(de)(de)(de)(de)溶液(ye)中時,便會形成長時間(jian)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)體(ti)(ti)(ti)系(xi)。
在重力(li)和(he)壓力(li)差存(cun)在的(de)(de)條件下泡沫的(de)(de)液膜(mo)會不(bu)均衡(heng)的(de)(de)流動排液,氣(qi)泡中的(de)(de)氣(qi)體也會因為泡膜(mo)兩邊壓力(li)差不(bu)同的(de)(de)原因不(bu)斷的(de)(de)發生擴散滲透,所以泡沫本身的(de)(de)不(bu)穩定(ding)性主要從動力(li)學方面得以體現。
其衰(shuai)減(jian)(jian)的機(ji)理主要有氣(qi)體(ti)透過液(ye)膜的擴(kuo)散和液(ye)膜的排液(ye)這(zhe)兩個方面(mian),這(zhe)兩種(zhong)性質是(shi)(shi)泡(pao)沫(mo)本身固有的屬(shu)性,與表面(mian)活性劑的存(cun)在(zai)與否都沒有關系,但是(shi)(shi)這(zhe)兩種(zhong)衰(shuai)減(jian)(jian)機(ji)理,只在(zai)泡(pao)沫(mo)體(ti)系形(xing)成的初(chu)始階段作(zuo)用(yong)比較明顯,隨著泡(pao)沫(mo)體(ti)系的衰(shuai)減(jian)(jian),這(zhe)兩種(zhong)作(zuo)用(yong)逐(zhu)漸(jian)減(jian)(jian)弱,使得泡(pao)沫(mo)衰(shuai)減(jian)(jian)的速率逐(zhu)漸(jian)變慢。
泡(pao)(pao)(pao)沫產(chan)生的(de)(de)直(zhi)接原因(yin)(yin)是表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑的(de)(de)存在(zai),使溶(rong)液的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力降(jiang)低,在(zai)此原因(yin)(yin)和(he)泡(pao)(pao)(pao)沫衰減(jian)機理的(de)(de)共(gong)同(tong)(tong)(tong)(tong)作用下(xia),不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)沫體(ti)系(xi)表(biao)現出不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)能主(zhu)(zhu)要(yao)和(he)以下(xia)幾(ji)種(zhong)(zhong)因(yin)(yin)素(su)有(you)關:起泡(pao)(pao)(pao)溶(rong)液的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力、泡(pao)(pao)(pao)沫的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)粘度、溶(rong)液的(de)(de)粘度、表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力的(de)(de)自我修復作用(即(ji)Gibbs表(biao)面(mian)(mian)(mian)彈性(xing)(xing)和(he)Marangoni效應)、液膜的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)雙電層斥(chi)(chi)力和(he)熵斥(chi)(chi)力、表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑的(de)(de)疏水端結構和(he)空(kong)間位阻(zu)效應等,這些(xie)因(yin)(yin)素(su)之間不(bu)(bu)是獨立存在(zai)的(de)(de),一(yi)種(zhong)(zhong)因(yin)(yin)素(su)的(de)(de)改(gai)變(bian)(bian)會使其他的(de)(de)一(yi)些(xie)因(yin)(yin)素(su)也改(gai)變(bian)(bian)。影(ying)響(xiang)泡(pao)(pao)(pao)沫的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)最主(zhu)(zhu)要(yao)的(de)(de)因(yin)(yin)素(su)就是液膜的(de)(de)彈性(xing)(xing)和(he)排液速率(lv),從這個角度考(kao)慮可以看出在(zai)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)沫體(ti)系(xi)中泡(pao)(pao)(pao)沫穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)影(ying)響(xiang)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要(yao)因(yin)(yin)素(su)都是不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de),并且往往有(you)時幾(ji)種(zhong)(zhong)影(ying)響(xiang)因(yin)(yin)素(su)同(tong)(tong)(tong)(tong)時存在(zai)、共(gong)同(tong)(tong)(tong)(tong)作用。
除(chu)以(yi)上這些(xie)因素外還(huan)有些(xie)因素也會影響到泡沫的(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing),如泡沫的(de)(de)(de)大(da)小、溶(rong)質與溶(rong)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)配合、溫度、pH值、溶(rong)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)蒸發(fa)速率、泡沫的(de)(de)(de)受沖擊程(cheng)度以(yi)及表(biao)面活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)吸附速率等。
(1)物理方法
從物理學角度(du)考慮消除泡(pao)沫的(de)方法主(zhu)要包括放置擋(dang)板或濾網、機械攪拌、靜電(dian)、冷凍(dong)、加熱、蒸汽、射線照射、高(gao)速離(li)心、加壓減壓、高(gao)頻振動、瞬間放電(dian)和超聲(sheng)(sheng)波(聲(sheng)(sheng)學液體控制)等,這些(xie)方法都在(zai)(zai)不同(tong)的(de)程度(du)上促進了液膜(mo)兩端氣(qi)體的(de)透(tou)過速率和泡(pao)膜(mo)的(de)排液,使得泡(pao)沫的(de)穩(wen)定(ding)因素(su)小于衰減因素(su),從而泡(pao)沫的(de)數量逐漸減少。但是這些(xie)方法共同(tong)的(de)缺點是使用受環境因素(su)的(de)制約性較強、消泡(pao)速率不高(gao)等,優點在(zai)(zai)與(yu)環保、重復利用率高(gao)。
(2)化學方法
從(cong)化學角度消(xiao)(xiao)(xiao)除泡(pao)(pao)沫的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)主要(yao)包括化學反應(ying)法(fa)(fa)和添加(jia)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)。化學反應(ying)法(fa)(fa)是(shi)(shi)指通過加(jia)入(ru)一些(xie)試劑(ji)(ji)(ji)(ji)使其與起泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)發(fa)生(sheng)化學反應(ying),生(sheng)成不(bu)溶于(yu)水的(de)(de)物(wu)質,從(cong)而降低(di)了(le)液膜中表面活性(xing)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)濃度,促使泡(pao)(pao)沫的(de)(de)破裂,但是(shi)(shi)這(zhe)種方(fang)法(fa)(fa)存在(zai)發(fa)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)成分不(bu)確定、產(chan)(chan)生(sheng)難(nan)溶性(xing)物(wu)質對(dui)體(ti)系設備(bei)產(chan)(chan)生(sheng)危害等缺點。現(xian)如(ru)今各行各業應(ying)用(yong)最(zui)廣泛的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)方(fang)法(fa)(fa)是(shi)(shi)加(jia)入(ru)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa),這(zhe)種方(fang)法(fa)(fa)最(zui)大的(de)(de)優(you)點在(zai)于(yu)破泡(pao)(pao)效(xiao)率高、使用(yong)方(fang)便等優(you)點,但是(shi)(shi)尋找合適高效(xiao)的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)關鍵。
關于消泡劑(ji)(ji)的作用機(ji)理(li)至今還(huan)沒有(you)統一的認識,根據前人所提出的消泡劑(ji)(ji)機(ji)理(li),大(da)致有(you)以(yi)下幾(ji)種:
典型(xing)的(de)具有(you)概括性的(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)理是(shi)Robinson消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)理和(he)羅斯(si)(si)(si)假(jia)(jia)說(shuo)。其中Robinson機(ji)理是(shi)羅斯(si)(si)(si)假(jia)(jia)說(shuo)的(de)基礎(chu),它主要強調了(le)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑破壞(huai)泡(pao)(pao)沫的(de)排液(ye)和(he)Marangoni效應實現(xian)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao);羅斯(si)(si)(si)假(jia)(jia)設是(shi)在消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑顆粒為非可溶小滴物質的(de)基礎(chu)上進(jin)行(xing)的(de),而(er)實際上有(you)的(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑產生消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)作用是(shi)在溶解狀態下進(jin)行(xing)的(de),所(suo)以羅斯(si)(si)(si)假(jia)(jia)說(shuo)的(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)理并不全面。
具有(you)代(dai)表(biao)性的(de)(de)聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)消(xiao)泡機(ji)(ji)理主(zhu)要有(you)“架橋(qiao)(qiao)-鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)(zhan)”機(ji)(ji)理、“架橋(qiao)(qiao)-脫濕”機(ji)(ji)理、“鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)(zhan)-液體夾(jia)帶”機(ji)(ji)理等。“架橋(qiao)(qiao)-鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)(zhan)”機(ji)(ji)理主(zhu)要從“聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)自(zi)身(shen)張力比較低,容易在液膜上鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)(zhan)”這一(yi)基本點(dian)出(chu)發,它強(qiang)調的(de)(de)是消(xiao)泡劑(ji)液滴易變形,但(dan)是這種理論不能(neng)解(jie)釋單獨的(de)(de)聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)與(yu)聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)和(he)固體離子(zi)混合物作為消(xiao)泡劑(ji)時之間的(de)(de)消(xiao)泡差異。“架橋(qiao)(qiao)-脫濕”機(ji)(ji)理主(zhu)要是從聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)自(zi)身(shen)具有(you)疏(shu)水性的(de)(de)角度出(chu)發,但(dan)對于(yu)粘度很大(da)的(de)(de)聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)的(de)(de)消(xiao)泡作用就不能(neng)很好的(de)(de)解(jie)釋。“鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)(zhan)-液體夾(jia)帶”機(ji)(ji)理尚不能(neng)被證實,因為有(you)些事實表(biao)明聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)有(you)時候并(bing)沒有(you)在泡膜表(biao)面鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)(zhan),可是同樣可以(yi)破泡。
疏(shu)水性(xing)的(de)固體顆粒在泡(pao)(pao)沫(mo)體系(xi)中,首(shou)先會吸引(yin)表(biao)面(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)疏(shu)水端,使(shi)(shi)得疏(shu)水性(xing)的(de)固體顆粒變為親水性(xing)的(de),從而降(jiang)低了(le)泡(pao)(pao)膜中表(biao)面(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)濃(nong)度,促使(shi)(shi)泡(pao)(pao)沫(mo)破裂。這(zhe)種消(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)(ji)理(li)不(bu)能解(jie)(jie)釋其它消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)的(de)作用機(ji)(ji)理(li),過于片(pian)面(mian)。還(huan)有(you)些(xie)泡(pao)(pao)沫(mo)破裂的(de)原因(yin)是消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)擴展(zhan)作用產生的(de)沖擊、使(shi)(shi)表(biao)面(mian)活性(xing)劑(ji)被增溶破泡(pao)(pao)、電解(jie)(jie)質瓦解(jie)(jie)液膜表(biao)面(mian)雙電層的(de)破泡(pao)(pao)等(deng)。從以上這(zhe)些(xie)消(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)(ji)理(li)可以看出,每種消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)對不(bu)同(tong)的(de)泡(pao)(pao)沫(mo)體系(xi),其作用的(de)側重點不(bu)同(tong),但都是通過破壞泡(pao)(pao)沫(mo)的(de)穩定(ding)因(yin)素實現消(xiao)泡(pao)(pao)。
對聚醚改(gai)性(xing)硅油作為消(xiao)泡(pao)劑的消(xiao)泡(pao)過程(cheng)解釋,最(zui)為完備的消(xiao)泡(pao)機理(li)有:“橋(qiao)連-拉伸”機理(li)、“橋(qiao)連-排(pai)濕”機理(li)兩種。
“橋連—拉伸”機理:消(xiao)泡劑(ji)的(de)(de)表面(mian)張力(li)遠遠低(di)于液(ye)(ye)膜(mo)的(de)(de)表面(mian)張力(li),消(xiao)泡劑(ji)的(de)(de)液(ye)(ye)滴得以(yi)在液(ye)(ye)膜(mo)表面(mian)持續鋪展(zhan)、深入,泡沫局部液(ye)(ye)膜(mo)繼續變(bian)薄,最終形成油(you)在水(shui)中間的(de)(de)橋連,油(you)相、水(shui)相的(de)(de)表面(mian)張力(li)相差甚遠,油(you)相在周圍水(shui)相不(bu)斷地牽引下(xia),拉長變(bian)薄,形變(bian)超過(guo)一定范圍后,液(ye)(ye)膜(mo)被(bei)破(po)壞(huai),導致泡沫破(po)裂。
“橋連—排濕(shi)”機(ji)理:向起泡(pao)(pao)液(ye)中加入固體疏(shu)水(shui)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)消泡(pao)(pao)劑后,消泡(pao)(pao)劑立即在泡(pao)(pao)沫(mo)體系(xi)中分(fen)布開來(lai),疏(shu)水(shui)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)固定在泡(pao)(pao)沫(mo)液(ye)膜(mo)表面,當固體顆(ke)(ke)(ke)粒(li)與液(ye)膜(mo)之(zhi)(zhi)間具有足(zu)夠(gou)的(de)疏(shu)水(shui)角(jiao),固體顆(ke)(ke)(ke)粒(li)與周圍的(de)液(ye)膜(mo)有著(zhu)相反接觸(chu)面,成為周圍液(ye)膜(mo)之(zhi)(zhi)間的(de)橋連,最終能(neng)穿破(po)泡(pao)(pao)沫(mo)液(ye)膜(mo),進入到泡(pao)(pao)沫(mo)中去。
“橋連(lian)—拉伸”機理(li)基于(yu)硅油(you)(you)獨特(te)的(de)(de)低表(biao)面張力極易鋪展的(de)(de)特(te)點,指(zhi)出消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)液滴能(neng)夠產生不(bu)同程(cheng)度的(de)(de)變形,但該機理(li)難以說明硅膏與純硅油(you)(you)區別;“橋連(lian)—排濕”機理(li)基于(yu)硅油(you)(you)的(de)(de)親油(you)(you)性(xing)(xing),能(neng)夠說明低粘度聚醚改性(xing)(xing)硅油(you)(you)的(de)(de)作用原理(li)。因此,聚醚改性(xing)(xing)硅油(you)(you)消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)具(ju)備消(xiao)泡(pao)(pao)的(de)(de)三個特(te)點:首先基本上不(bu)溶于(yu)起(qi)泡(pao)(pao)液(溶解的(de)(de)多半有助泡(pao)(pao)作用);其(qi)次表(biao)面張力要(yao)低于(yu)起(qi)泡(pao)(pao)液;最(zui)后能(neng)迅速地分散(san)在起(qi)泡(pao)(pao)液中。只有溶解性(xing)(xing)小而分散(san)性(xing)(xing)大的(de)(de)物(wu)質,才(cai)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(ji)(ji),以最(zui)大限度地提高其(qi)分散(san)性(xing)(xing),做到抑泡(pao)(pao)、破泡(pao)(pao)雙(shuang)管齊(qi)下(xia)。
美國膠體化學家(jia)羅斯(si)(Ross,S.)曾經(jing)明確地說過:沒(mei)有(you)任何一種消(xiao)(xiao)泡機理(li)能(neng)涵蓋所有(you)的消(xiao)(xiao)泡現象,各(ge)式各(ge)樣、紛繁錯雜(za)的消(xiao)(xiao)泡劑,可以對應(ying)著多(duo)種消(xiao)(xiao)泡機理(li)。
消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)的組成(cheng)(cheng)主要有(you)活性(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)、乳(ru)(ru)化(hua)劑(ji)(ji)、載體(ti)和乳(ru)(ru)化(hua)助劑(ji)(ji),其中活性(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)為最(zui)主要的核(he)心部分(fen)(fen),起(qi)到(dao)破(po)泡(pao)(pao)、減小(xiao)表面(mian)(mian)張(zhang)力作用;乳(ru)(ru)化(hua)劑(ji)(ji)是使活性(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)散(san)(san)成(cheng)(cheng)小(xiao)顆粒(li),以便于更好(hao)(hao)地分(fen)(fen)散(san)(san)到(dao)油(you)或(huo)者水中,起(qi)到(dao)更好(hao)(hao)的消(xiao)泡(pao)(pao)效果(guo);載體(ti)在消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)中占較(jiao)大比例,其表面(mian)(mian)張(zhang)力并不高,主要起(qi)到(dao)支持介質的作用,對抑泡(pao)(pao)、消(xiao)泡(pao)(pao)效果(guo)有(you)利,能把成(cheng)(cheng)本降低;乳(ru)(ru)化(hua)助劑(ji)(ji)是使乳(ru)(ru)化(hua)效果(guo)更好(hao)(hao)。
消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑按(an)照不同(tong)的分(fen)類(lei)(lei)標(biao)準可(ke)以有很(hen)多(duo)種(zhong)方法,如按(an)形式(shi)分(fen)可(ke)分(fen)為固體顆粒型(xing)(xing)、乳液型(xing)(xing)、分(fen)散體型(xing)(xing)、油型(xing)(xing)和膏型(xing)(xing)五大類(lei)(lei);按(an)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑在不同(tong)工(gong)業(ye)(ye)生產(chan)中的應(ying)用可(ke)以分(fen)為紡織工(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑、造紙工(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑、涂(tu)料(liao)工(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑、食品工(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑和石油工(gong)業(ye)(ye)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑等;按(an)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑的化學結構(gou)和組(zu)成可(ke)以分(fen)為礦物(wu)油類(lei)(lei)、醇類(lei)(lei)、脂(zhi)肪酸及(ji)脂(zhi)肪酸酯類(lei)(lei)、酰胺類(lei)(lei)、磷酸酯類(lei)(lei)、有機硅(gui)類(lei)(lei)、聚(ju)醚類(lei)(lei)、聚(ju)醚改性(xing)聚(ju)硅(gui)氧烷類(lei)(lei)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)劑。
以下對非(fei)硅(gui)型、聚(ju)醚(mi)型、有(you)機硅(gui)型和聚(ju)醚(mi)改性有(you)機硅(gui)型四個(ge)種(zhong)類進行介紹(shao)。
非(fei)硅型消泡劑主要有醇(chun)(chun)類(lei)、脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)、脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)、磷酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)類(lei)、礦(kuang)物油類(lei)、酰(xian)胺類(lei)等(deng)有機物,酰(xian)胺中常用的(de)有單(dan)酰(xian)胺、雙酰(xian)胺等(deng),此(ci)外(wai)還有三烷(wan)基(ji)三聚氰(qing)胺、氰(qing)脲酰(xian)氯三聚氰(qing)胺、脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)胺等(deng)其它含氮化(hua)(hua)合物;磷酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)類(lei)包(bao)括單(dan)烷(wan)基(ji)、雙烷(wan)基(ji)磷酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)和氟化(hua)(hua)烷(wan)基(ji)磷酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)等(deng),常用于洗漆劑產品的(de)消泡;羧(suo)化(hua)(hua)物包(bao)括三類(lei)物質:脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan),如(ru)月桂(gui)酸(suan)(suan)(suan)、棕(zong)櫚酸(suan)(suan)(suan)等(deng);脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi),如(ru)脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)甘油脂(zhi)(zhi)(zhi)、動(dong)植(zhi)物油等(deng);脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)皂,如(ru)硬(ying)脂(zhi)(zhi)(zhi)酸(suan)(suan)(suan)和棕(zong)櫚酸(suan)(suan)(suan)的(de)鈣(gai)、鋁、鎂皂;脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)醇(chun)(chun)、醚包(bao)括直鏈(lian)和支鏈(lian)醇(chun)(chun)、醚。
該(gai)類消(xiao)泡劑(ji)價(jia)格(ge)低廉,它適合于在液體(ti)剪切(qie)力較(jiao)小,所含表面活性劑(ji)發(fa)泡能力較(jiao)溫(wen)和的(de)(de)條件下使用,它的(de)(de)制備(bei)原(yuan)料易得(de)、環(huan)保(bao)性能高、生產成本低,但對(dui)致(zhi)密(mi)型(xing)泡沫的(de)(de)消(xiao)泡效率較(jiao)低,而且由于其專用性較(jiao)強,市(shi)場份額(e)已不斷萎縮。而在有些特殊(shu)的(de)(de)行業,如強酸、強堿等,卻需(xu)要像聚四氟乙插這(zhe)類耐酸堿的(de)(de)非硅型(xing)消(xiao)泡劑(ji)。
聚(ju)醚型(xing)消(xiao)泡(pao)(pao)劑是環氧(yang)乙烷、環氧(yang)丙烷的(de)共(gong)聚(ju)物,主要是利用(yong)其(qi)溶解(jie)(jie)性在(zai)(zai)不(bu)同(tong)溫(wen)度(du)表(biao)現出的(de)不(bu)同(tong)特性達到消(xiao)泡(pao)(pao)作(zuo)用(yong)。低溫(wen)下(xia),聚(ju)醚分散到水(shui)中,當溫(wen)度(du)不(bu)斷(duan)升高時(shi),聚(ju)醚親水(shui)性逐漸(jian)降(jiang)低,直(zhi)到濁(zhuo)(zhuo)點(dian)時(shi),使聚(ju)醚成為不(bu)溶解(jie)(jie)狀態,這樣才發揮消(xiao)泡(pao)(pao)作(zuo)用(yong)。在(zai)(zai)制備過程中通(tong)過調節(jie)聚(ju)醚的(de)種類及原料的(de)比(bi)例就(jiu)可改變其(qi)濁(zhuo)(zhuo)點(dian),從而可以(yi)應用(yong)在(zai)(zai)不(bu)同(tong)行業(ye)。
聚(ju)醚(mi)型消(xiao)(xiao)泡(pao)劑具有(you)(you)抑泡(pao)能(neng)(neng)力(li)強(qiang)、耐高溫(wen)等(deng)優良(liang)性(xing)能(neng)(neng),缺點是有(you)(you)一定毒性(xing),使(shi)用條(tiao)件受溫(wen)度限制,破泡(pao)速率不高,使(shi)用領(ling)域窄(zhai)。泡(pao)沫(mo)如(ru)果(guo)(guo)產生(sheng)的數(shu)量較多(duo),其(qi)無法(fa)迅速消(xiao)(xiao)滅(mie)泡(pao)沫(mo),必須(xu)有(you)(you)消(xiao)(xiao)泡(pao)劑重新加入(ru)其(qi)中,消(xiao)(xiao)泡(pao)效果(guo)(guo)才(cai)能(neng)(neng)體(ti)現出來。
聚醚型消泡(pao)劑主要(yao)分為(wei)GP型、GPE型、GPES型。
聚合環(huan)氧丙烷與(yu)環(huan)氧乙烷、或環(huan)氧丙烷與(yu)甘(gan)油即可獲得GP型。其在(zai)起泡(pao)(pao)介質內的抑泡(pao)(pao)能力(li)(li)要高于消泡(pao)(pao)能力(li)(li)。常(chang)用(yong)在(zai)生物農(nong)藥、酵母等生產中做消泡(pao)(pao)劑。
GPE型消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)主要是將環氧(yang)乙(yi)(yi)烷加在(zai)聚丙(bing)二醇鏈段(GP型消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji))末端(duan),變成親水基的聚氧(yang)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)氧(yang)丙(bing)烯(xi)(xi)甘油鏈端(duan)。其在(zai)介質中易溶解(jie)(jie),消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)能力強,但溶解(jie)(jie)度也較大,抑泡(pao)(pao)性能較差(cha),常用于(yu)制(zhi)藥工業(ye)做抗菌素發酵(jiao)過(guo)程的消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)。
GPES型是在GPE型消泡(pao)劑鏈(lian)端用(yong)硬脂酸進行酯化處(chu)理(li)后得到一種新的(de)聚(ju)醚型消泡(pao)劑。因(yin)為這(zhe)種結構的(de)分子親油性增加,親水性降低(di),易于聚(ju)集在氣(qi)液界面,因(yin)而消泡(pao)效(xiao)率高。
聚二甲基硅(gui)氧烷(也叫(jiao)做硅(gui)油(you))是(shi)有機硅(gui)型(xing)消(xiao)泡劑的主要成分。和(he)H2O、普通(tong)油(you)類相比,硅(gui)油(you)表(biao)(biao)面(mian)張力更小,既適用(yong)于(yu)水基起(qi)泡體系(xi),又適用(yong)于(yu)油(you)性起(qi)泡體系(xi)。在H2O、普通(tong)油(you)類中,硅(gui)油(you)活性高、溶解度(du)低,其(qi)基本特征(zheng)表(biao)(biao)現(xian)在化學性質穩定(ding)、使用(yong)范圍廣泛(fan)、揮發性低、無毒(du),且消(xiao)泡能力比較(jiao)(jiao)突(tu)出等,缺點(dian)是(shi)抑泡性能較(jiao)(jiao)差。
這(zhe)一類(lei)消泡劑的種類(lei)主要包括固體型(xing)(xing)、乳液型(xing)(xing)、溶液型(xing)(xing)和油型(xing)(xing)。
固體型消泡劑具(ju)有穩定性好、工藝(yi)簡(jian)單、便于運輸(shu)、使(shi)用(yong)方便等特點。它對(dui)油相、水(shui)相均適用(yong),介質分散(san)性也比較突出,在(zai)低(無(wu))泡洗衣粉(fen)領域應用(yong)比較普遍。
乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)型(xing)消(xiao)泡(pao)(pao)劑中(zhong)的(de)硅(gui)油具(ju)有較(jiao)大的(de)張力,乳(ru)(ru)化(hua)難度系數大,乳(ru)(ru)化(hua)劑一旦選(xuan)擇不(bu)當,會(hui)造成消(xiao)泡(pao)(pao)劑在(zai)短時(shi)間(jian)內(nei)分層、變質等現象(xiang)。乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)的(de)穩(wen)定性對消(xiao)泡(pao)(pao)劑質量(liang)極為關鍵,因此乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)型(xing)硅(gui)類消(xiao)泡(pao)(pao)劑的(de)制備重點在(zai)于乳(ru)(ru)化(hua)劑選(xuan)擇。同(tong)時(shi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)型(xing)消(xiao)泡(pao)(pao)劑具(ju)有價格(ge)便宜(yi)、適用(yong)范(fan)圍(wei)廣泛、消(xiao)泡(pao)(pao)效(xiao)果明顯等特點,在(zai)有機(ji)硅(gui)消(xiao)泡(pao)(pao)劑中(zhong)用(yong)量(liang)最(zui)大。隨著配方技術的(de)進步,乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)型(xing)消(xiao)泡(pao)(pao)劑會(hui)有較(jiao)大發展。
溶(rong)(rong)液(ye)(ye)型消泡(pao)劑(ji)(ji)是硅油(you)溶(rong)(rong)解(jie)在(zai)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)中制成的(de)溶(rong)(rong)液(ye)(ye),其消泡(pao)原理是:利(li)用(yong)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)將(jiang)硅油(you)成分(fen)(fen)攜帶且(qie)于起泡(pao)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)內(nei)分(fen)(fen)散,在(zai)這一過程中,硅油(you)會逐步凝(ning)聚(ju)成微滴,由此完成消泡(pao)。硅油(you)溶(rong)(rong)解(jie)在(zai)非水(shui)有機(ji)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)體系(xi)中,例如多氯(lv)乙烷、甲(jia)苯等,可以(yi)作為(wei)油(you)性溶(rong)(rong)液(ye)(ye)消泡(pao)。
硅(gui)油溶解在(zai)水相體(ti)系(xi)溶液中(zhong),例如乙二醇、甘(gan)油等,可以作為水性溶液消泡(pao)(pao)。需要注意(yi)的(de)(de)是,溶劑(ji)在(zai)提高消泡(pao)(pao)劑(ji)分散性的(de)(de)同時(shi),其(qi)成本也會加大(da)(da),其(qi)制備過程(cheng)中(zhong)攪動(dong)的(de)(de)速度(du)、力(li)度(du)如果不足(zu),溶劑(ji)雖易得(de)到擴散,硅(gui)油卻凝聚成粒度(du)大(da)(da)、消泡(pao)(pao)活性較差的(de)(de)油珠(zhu)。
成本較(jiao)高的(de)二(er)甲基(ji)硅油通(tong)常適合油溶(rong)性溶(rong)液的(de)消(xiao)泡(pao)(pao)。一般(ban)來說(shuo),高黏(nian)度(du)(du)的(de)起泡(pao)(pao)體系(xi)選擇低黏(nian)度(du)(du)的(de)消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji),低黏(nian)度(du)(du)的(de)起泡(pao)(pao)體系(xi)選擇高黏(nian)度(du)(du)的(de)消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)。
此(ci)類消泡(pao)劑(ji)是利用聚(ju)醚(mi)(mi)鏈(lian)(lian)段或(huo)聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷鏈(lian)(lian)段改性(xing)(xing)接枝后獲得的硅(gui)(gui)醚(mi)(mi)共聚(ju)物,它是將兩(liang)者的優點(dian)(dian)有機結合(he)起來(lai)得到一種(zhong)新(xin)型高效消泡(pao)劑(ji),具有分(fen)散性(xing)(xing)好、抑(yi)泡(pao)能力強、穩定、無毒、揮發性(xing)(xing)低、消泡(pao)效力強等(deng)優點(dian)(dian)。
(1)聚醚改(gai)性有機硅型消泡劑(ji)特(te)點
逆溶解性(xing):由于(yu)分子中含(han)有聚醚(mi)鏈段(duan),所(suo)以具備聚醚(mi)消(xiao)泡(pao)劑的濁點特性(xing),能基于(yu)體(ti)系(xi)消(xiao)泡(pao)的溫度需(xu)求方便地選擇(ze)適用的聚硅氧烷(wan)聚醚(mi)型(xing)消(xiao)泡(pao)劑。
自乳性(xing):由于(yu)硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(wan)鏈段(duan)和聚醚(mi)(mi)鏈段(duan)對溶(rong)劑的憎、親性(xing)能不同,當(dang)聚醚(mi)(mi)改性(xing)有(you)機硅(gui)型消(xiao)泡(pao)劑加(jia)入溶(rong)劑中(zhong),聚醚(mi)(mi)鏈段(duan)伸展(zhan)于(yu)外部、聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(wan)鏈段(duan)卷曲于(yu)內部,所形成分散狀態即所謂(wei)的“自乳性(xing)”。消(xiao)泡(pao)劑在自乳性(xing)作用下,可(ke)以迅速、均勻地分散于(yu)起泡(pao)液內,其穩(wen)定性(xing)較為突出,對抑泡(pao)、消(xiao)泡(pao)功能的全(quan)面發揮(hui)有(you)利(li)。對聚醚(mi)(mi)鏈段(duan)、硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(wan)鏈段(duan)的比例(li)進行調節,可(ke)以使消(xiao)泡(pao)劑適(shi)用于(yu)不同性(xing)質起泡(pao)溶(rong)液。
(2)聚醚改性有(you)機(ji)硅型消泡劑種類
根據內部銜接方式(shi)不同,聚醚改性有機硅型消泡劑可以(yi)分為以(yi)下(xia)兩(liang)類:
以酸為催(cui)化(hua)劑制備(bei)的-Si-O-C-鍵(jian)連接的共(gong)聚(ju)物,這種消泡劑易于水解,穩定(ding)性較(jiao)差。如果有胺類緩沖劑存在,可以進行較(jiao)長時間保(bao)留。但因其價格低,發展潛力極為明顯。
-Si-C-鍵銜(xian)接的共(gong)聚(ju)物結構比較(jiao)穩定,在(zai)密閉條件下,可以保存兩年以上。但是由(you)于生產過程中要(yao)使(shi)用(yong)價格昂貴(gui)的鉑為催化劑(ji),使(shi)得(de)此類消(xiao)泡劑(ji)的生產成本高昂,所以并未得(de)到廣泛應用(yong)。
礦物油類(lei)(lei)、酰胺類(lei)(lei)、低(di)級醇類(lei)(lei)、脂肪(fang)酸(suan)及脂肪(fang)酸(suan)酯類(lei)(lei)、磷酸(suan)酯類(lei)(lei)等有(you)機(ji)物消(xiao)泡(pao)劑(ji)的研(yan)究應(ying)用較早(zao),屬(shu)于(yu)(yu)第(di)一代消(xiao)泡(pao)劑(ji),其具(ju)有(you)原料易得(de)、環保(bao)性能(neng)高、生產(chan)成(cheng)本(ben)低(di)等優點;缺(que)點在(zai)于(yu)(yu)消(xiao)泡(pao)效率低(di)、專(zhuan)用性強(qiang)、使用條件苛刻(ke)等。
聚醚(mi)類(lei)消(xiao)泡(pao)劑(ji)是第二(er)代消(xiao)泡(pao)劑(ji),主要包(bao)括直鏈(lian)聚醚(mi)、由醇或(huo)氨(an)為(wei)起始劑(ji)的聚醚(mi)、端基(ji)酯(zhi)化的聚醚(mi)衍生物三種。聚醚(mi)類(lei)消(xiao)泡(pao)劑(ji)最(zui)大的優點(dian)在(zai)于抑泡(pao)能(neng)力(li)強(qiang),除此以外,還(huan)有(you)些聚醚(mi)類(lei)的消(xiao)泡(pao)劑(ji)具有(you)耐高(gao)溫、耐強(qiang)酸強(qiang)堿等優良(liang)性(xing)能(neng);缺點(dian)是使用(yong)條(tiao)件受溫度限(xian)制、使用(yong)領域窄、消(xiao)泡(pao)能(neng)力(li)較差、破泡(pao)速率低等。
有機硅類消(xiao)(xiao)泡劑(第三(san)代(dai)消(xiao)(xiao)泡劑)有較(jiao)強的(de)(de)消(xiao)(xiao)泡性能、快速的(de)(de)破泡能力、揮發性低、對環(huan)境無(wu)毒害、無(wu)生理(li)惰性、使用(yong)范圍廣等優點,因此有著廣闊的(de)(de)應用(yong)前景和巨大的(de)(de)市場潛力,但是抑泡性能較(jiao)差。
聚醚(mi)改性聚硅(gui)氧烷消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑同時兼有(you)(you)聚醚(mi)類(lei)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑和有(you)(you)機硅(gui)類(lei)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑的(de)優點,是消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑的(de)發展方(fang)向。有(you)(you)時還(huan)可以根據其逆溶解(jie)性重復利用,但是此(ci)類(lei)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑的(de)種類(lei)較少,還(huan)處(chu)于研發階(jie)段,生產的(de)成本較高。
我(wo)國(guo)(guo)在(zai)上(shang)個世(shi)紀七(qi)十年代以后,開始從(cong)事于聚(ju)醚(mi)改(gai)性硅油的(de)(de)(de)(de)開發(fa)和(he)應(ying)用(yong)(yong),克(ke)難攻堅,但(dan)消泡(pao)(pao)劑產(chan)(chan)(chan)業(ye)起步較(jiao)晚(wan),國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)消泡(pao)(pao)劑的(de)(de)(de)(de)更(geng)新換代還(huan)是(shi)不能(neng)跟上(shang)工(gong)(gong)(gong)業(ye)發(fa)展的(de)(de)(de)(de)步伐(fa)。國(guo)(guo)內對于-Si-C-型聚(ju)醚(mi)改(gai)性硅烷的(de)(de)(de)(de)供應(ying)主(zhu)要是(shi)依(yi)靠進(jin)口這一(yi)渠道,因(yin)為(wei)相比于國(guo)(guo)外的(de)(de)(de)(de)Si-C型聚(ju)醚(mi)改(gai)性硅油的(de)(de)(de)(de)研(yan)究,我(wo)國(guo)(guo)對其進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究則(ze)要匱乏很多(duo),基本上(shang)沒(mei)有新的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)和(he)新的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)出現,一(yi)方面(mian)是(shi)因(yin)為(wei),能(neng)夠生產(chan)(chan)(chan)特種(zhong)聚(ju)醚(mi)和(he)特種(zhong)含氫硅油的(de)(de)(de)(de)廠家較(jiao)少(shao),產(chan)(chan)(chan)品(pin)原(yuan)料的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)有限;另一(yi)方面(mian)是(shi)因(yin)為(wei),采用(yong)(yong)聚(ju)醚(mi)改(gai)性硅油工(gong)(gong)(gong)藝(yi)合成還(huan)是(shi)沿用(yong)(yong)傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)合成工(gong)(gong)(gong)藝(yi),因(yin)此(ci)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)轉化(hua)率較(jiao)低(di),產(chan)(chan)(chan)物中(zhong)交聯(lian)產(chan)(chan)(chan)物較(jiao)多(duo),產(chan)(chan)(chan)品(pin)質量較(jiao)差,其經濟效益難有保障。
按照原(yuan)有的(de)(de)(de)合成(cheng)工藝制備聚醚改(gai)性硅油,加(jia)成(cheng)反(fan)(fan)應(ying)中催(cui)化(hua)劑氯鉑酸成(cheng)本(ben)會很(hen)(hen)高(gao),反(fan)(fan)應(ying)條件很(hen)(hen)苛(ke)刻。若(ruo)反(fan)(fan)應(ying)中催(cui)化(hua)劑用量(liang)少(shao),反(fan)(fan)應(ying)中副反(fan)(fan)應(ying)很(hen)(hen)難(nan)控(kong)制,產(chan)物外(wai)觀顏色會加(jia)深且需(xu)要延長(chang)反(fan)(fan)應(ying)時(shi)間;反(fan)(fan)應(ying)中的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑(甲苯與異丙醇)對環境及人體危害(hai)性較大(da),若(ruo)溶(rong)(rong)劑殘留同(tong)時(shi)會使產(chan)物的(de)(de)(de)表(biao)面張力升高(gao),此外(wai),為了去(qu)除(chu)反(fan)(fan)應(ying)剩余的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑還需(xu)要額(e)外(wai)的(de)(de)(de)處理過程,設備復雜。
市(shi)場上(shang)有琳(lin)瑯滿目的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑品種,大多消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)效果尚可,抑泡(pao)作(zuo)用(yong)(yong)不(bu)強,使顧客花費了金錢(qian),卻達不(bu)到想(xiang)要的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)效果,以(yi)致于令人(ren)不(bu)敢放心(xin)地(di)使用(yong)(yong)或(huo)干脆放棄消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)(de)使用(yong)(yong)。平時摻入混凝(ning)土(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)許多外加(jia)劑都(dou)有一(yi)定(ding)的(de)(de)引氣作(zuo)用(yong)(yong),引入的(de)(de)氣泡(pao)對混凝(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)強度(du)產(chan)生一(yi)定(ding)的(de)(de)副作(zuo)用(yong)(yong),好的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑摻入混凝(ning)土(tu)(tu)中(zhong)抑制或(huo)消(xiao)(xiao)(xiao)除混凝(ning)土(tu)(tu)中(zhong)過多或(huo)有害氣泡(pao),可提高混凝(ning)土(tu)(tu)密實度(du),從而(er)提高混凝(ning)土(tu)(tu)強度(du),因此研(yan)制出性能優良的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑無疑十分重(zhong)要與迫切。
聚(ju)醚(mi)改性硅(gui)(gui)油(PESO)是生產(chan)以及應(ying)用(yong)最(zui)多的(de)一(yi)(yi)類(lei)硅(gui)(gui)油,其通(tong)過(guo)線(xian)型的(de)二(er)甲基(ji)(ji)硅(gui)(gui)油主(zhu)鏈(lian)或(huo)者側鏈(lian)與(yu)(yu)聚(ju)醚(mi)鏈(lian)相連接聚(ju)合(he)而成(cheng)(cheng),是市(shi)場(chang)生產(chan)和(he)應(ying)用(yong)最(zui)廣泛的(de)改性硅(gui)(gui)油。這種(zhong)硅(gui)(gui)油的(de)分子(zi)(zi)結(jie)構中(zhong)(zhong)聚(ju)醚(mi)鏈(lian)段(duan)中(zhong)(zhong)的(de)氧(yang)原(yuan)子(zi)(zi),與(yu)(yu)水作用(yong)可以形(xing)成(cheng)(cheng)氫鍵(jian),從(cong)而可溶解在(zai)水溶液中(zhong)(zhong);聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)鏈(lian)段(duan)既不(bu)親(qin)水又不(bu)親(qin)油,其主(zhu)鏈(lian)上的(de)烴基(ji)(ji)也不(bu)親(qin)水。因此,聚(ju)醚(mi)鏈(lian)段(duan)和(he)聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)鏈(lian)段(duan)通(tong)過(guo)硅(gui)(gui)氫加成(cheng)(cheng)反應(ying)生成(cheng)(cheng)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鍵(jian)連接在(zai)一(yi)(yi)起,形(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)種(zhong)性能(neng)獨特的(de)非離子(zi)(zi)表面活(huo)性劑。由于聚(ju)醚(mi)種(zhong)類(lei)繁(fan)多,在(zai)加成(cheng)(cheng)反應(ying)時引入(ru)方式變化(hua)(hua)(hua),就會生成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)系(xi)列不(bu)同(tong)的(de)聚(ju)醚(mi)改性硅(gui)(gui)油,性能(neng)與(yu)(yu)功能(neng)各異,可以滿足多元化(hua)(hua)(hua)市(shi)場(chang)的(de)需(xu)求(qiu)。
PESO消泡劑結合(he)了(le)聚醚的水(shui)溶性和有(you)機硅低表面張力特點。它具有(you)聚醚鏈(lian)段中親水(shui)性基團EO,疏(shu)水(shui)性基團PO,適當調節(jie)兩者比(bi)例(li),就會有(you)很強的低表面張力,形成很強的消泡能力。
隨(sui)著PESO消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)研(yan)制工作持續進(jin)行,涌現出許多新(xin)的(de)(de)(de)活(huo)性消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)組分,使得對復(fu)配消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)的(de)(de)(de)反應機理及(ji)各組分的(de)(de)(de)協同(tong)效應研(yan)究更加深入。因(yin)此成分單一(yi)、經濟效益差(cha)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)將(jiang)逐漸被(bei)多功能、高(gao)效率的(de)(de)(de)復(fu)配型(xing)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)所(suo)取代,這將(jiang)會(hui)是(shi)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)市場的(de)(de)(de)未來趨(qu)勢。
在原有(you)PESO基(ji)礎上引(yin)入(ru)新的(de)基(ji)團(tuan),如-NH2(氨基(ji))、Cn(H2O)m(糖類)及(ji)C6H5COC6H5(二苯甲酮)和-COOH(羧基(ji)),可(ke)賦(fu)予PESO更多反應性和多功(gong)(gong)能(neng)性。隨著世界范圍內(nei)清潔生產(chan)的(de)呼聲越(yue)(yue)來越(yue)(yue)高,開(kai)發高效(xiao)、綠色、多功(gong)(gong)能(neng)表面活性劑新品種成為PESO消泡劑發展(zhan)的(de)主導方向(xiang)。
理想的消(xiao)泡(pao)劑(ji)其物化性能必(bi)須(xu)滿(man)足使(shi)用體系的要求。一般地說,選擇消(xiao)泡(pao)劑(ji)時必(bi)須(xu)考慮下列要求:
(1)消(xiao)泡(pao)能力(li)強,使用極少量(liang)時就能有效消(xiao)除泡(pao)沫;
(2)具有比被消泡體系更低的表面張力(li);
(3)消泡劑加入以后不影響(xiang)被(bei)消泡體系的(de)基本性能;
(4)不溶于被(bei)消泡體系,也不易被(bei)體系中(zhong)的表(biao)面活性劑所增溶;
(5)表面張力(li)平衡(heng)性要好;
(6)不與被(bei)消泡介質反應(ying),也不會被(bei)其分解(jie)降(jiang)解(jie),具有良好的化學(xue)穩定性;
(7)具有良好的(de)擴散(san)性和滲透性,在泡(pao)沫(mo)介質中(zhong)具有正的(de)擴散(san)系數(shu),在泡(pao)沫(mo)表面有很快(kuai)的(de)鋪展能力;
(8)耐熱性能好,在高(gao)溫時不會失去(qu)效力;
(9)具有良好的氣體溶解性和透過性;
(10)在(zai)被消泡體系中(zhong)具有高的生理活(huo)性(xing)和安全性(xing),消泡劑本身為無毒性(xing)或低毒性(xing)物質;
(11)具有低的(de)化學需(xu)氧(yang)量(COD)、生化需(xu)氧(yang)量(BOD)和總需(xu)氧(yang)量(TOD);
(12)具(ju)有良好的貯存(cun)穩定性;
(13)具有長時間的消(xiao)泡(pao)(pao)效應,有的消(xiao)泡(pao)(pao)劑能迅速(su)消(xiao)泡(pao)(pao),但時間一(yi)長即失(shi)效;
(14)成本低;
(15)不增(zeng)加表面(mian)活性(xing)劑水(shui)溶(rong)液的表面(mian)黏度。
消泡(pao)劑(ji)很難同時達(da)到上(shang)述(shu)要求,只能在主要性能上(shang)滿足被消泡(pao)體系(xi)的(de)要求。每一種(zhong)消泡(pao)劑(ji),只能對(dui)某一體系(xi)或數種(zhong)體系(xi)有效(xiao),同一種(zhong)泡(pao)沫體系(xi)也可(ke)選(xuan)用多種(zhong)不同的(de)消泡(pao)劑(ji),正(zheng)因(yin)為如此,使用者(zhe)應進(jin)行試驗(yan),選(xuan)用最有效(xiao)最經濟的(de)消泡(pao)劑(ji)。
消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑的主要成(cheng)(cheng)分一般為疏(shu)水(shui)顆(ke)粒(li)、硅(gui)(gui)油(you)(you)和(he)乳化劑,疏(shu)水(shui)顆(ke)粒(li)吸(xi)附(fu)硅(gui)(gui)油(you)(you),使有(you)機硅(gui)(gui)在(zai)盡量少(shao)的情況下達到(dao)最大的效(xiao)果(guo)。硅(gui)(gui)油(you)(you)作(zuo)為主要的消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)介(jie)質,表面(mian)張力很小(xiao),既不(bu)親油(you)(you)也不(bu)親水(shui),在(zai)體系中(zhong)懸浮,消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑存(cun)在(zai)于泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫壁中(zhong)間(jian)時,排開(kai)油(you)(you)水(shui)相產生消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)效(xiao)果(guo),同(tong)時硅(gui)(gui)油(you)(you)有(you)少(shao)量消(xiao)(xiao)耗,當疏(shu)水(shui)顆(ke)粒(li)外的硅(gui)(gui)油(you)(you)完全被消(xiao)(xiao)耗時,造成(cheng)(cheng)泡(pao)(pao)(pao)(pao)沫體系渾濁(zhuo)。因此(ci)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑選用(yong)(yong)的疏(shu)水(shui)顆(ke)粒(li)、硅(gui)(gui)油(you)(you)、乳化劑用(yong)(yong)量和(he)成(cheng)(cheng)色不(bu)同(tong),造成(cheng)(cheng)了消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑性能(neng)千差萬別(bie)。當消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑的消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)效(xiao)果(guo)好、抑泡(pao)(pao)(pao)(pao)時間(jian)長時,體系中(zhong)一般不(bu)會出現渾濁(zhuo)現象。
由于消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)不是(shi)溶解在(zai)(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong),而是(shi)分散(san)在(zai)(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong),所以(yi)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)在(zai)(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)的分散(san)均(jun)勻度就(jiu)(jiu)顯得(de)至關重要。當(dang)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)均(jun)勻分散(san)在(zai)(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)時(shi),對體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)的透明(ming)度影響小,團(tuan)聚成(cheng)較大(da)顆粒的時(shi)間(jian)比較長,能在(zai)(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)保持相當(dang)長的時(shi)間(jian);當(dang)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)在(zai)(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)沒有分散(san)均(jun)勻,而是(shi)以(yi)很多小顆粒團(tuan)聚在(zai)(zai)(zai)一(yi)起時(shi),一(yi)方(fang)面(mian)會影響體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)的透明(ming)度,另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)會使消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)團(tuan)聚成(cheng)大(da)顆粒的時(shi)間(jian)變短,這就(jiu)(jiu)導(dao)致消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)加到(dao)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)后出(chu)現(xian)渾濁(zhuo),隔天漂油(you)。為(wei)了避免漂油(you)可(ke)采取的方(fang)法有:將消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)的添加順序(xu)往前移;在(zai)(zai)(zai)加到(dao)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)之前先(xian)進行(xing)稀釋,稀釋劑(ji)可(ke)以(yi)是(shi)水或是(shi)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)的表面(mian)活性劑(ji)。
消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)中(zhong)硅(gui)油(you)(you)的(de)(de)(de)性質決定了消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)的(de)(de)(de)抑泡(pao)時間,硅(gui)油(you)(you)含量(liang)決定了消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)在使(shi)用中(zhong)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)耗周期,硅(gui)油(you)(you)加(jia)入量(liang)過(guo)少會(hui)(hui)使(shi)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)性能(neng)達(da)不(bu)到要求(qiu)值,加(jia)入量(liang)過(guo)多會(hui)(hui)影響消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)的(de)(de)(de)性能(neng),同時會(hui)(hui)降(jiang)低(di)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)性;消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)粒徑大小(xiao)決定了消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)的(de)(de)(de)耐過(guo)濾性,粒徑太大可(ke)能(neng)導致消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)易(yi)被過(guo)濾,產(chan)生(sheng)漂油(you)(you),對抑泡(pao)產(chan)生(sheng)影響;攪拌(ban)時間也是消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)抑泡(pao)能(neng)力的(de)(de)(de)重要指標,攪拌(ban)不(bu)充分可(ke)能(neng)會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)渾(hun)濁、漂油(you)(you)、消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)能(neng)力減弱、抑泡(pao)時間變(bian)短。
酸(suan)堿(jian)穩定性(xing)。硅油能(neng)破壞液體表(biao)面張力,起到消除泡(pao)(pao)沫的(de)效(xiao)果,如果消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)耐酸(suan)堿(jian)性(xing)差(cha)會(hui)導致硅油分解,從(cong)而導致消泡(pao)(pao)能(neng)力降低,甚至(zhi)失(shi)效(xiao),在(zai)體系(xi)中(zhong)加入硅酸(suan)鹽一般會(hui)抑制其分解;消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)溶(rong)解性(xing)。某(mou)些化學成(cheng)分使硅油溶(rong)解到體系(xi)中(zhong),這樣(yang)消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)不再有消泡(pao)(pao)作用(yong),而是作為(wei)表(biao)面活性(xing)劑(ji)(ji)存在(zai)于體系(xi)中(zhong),體系(xi)泡(pao)(pao)沫比沒加消泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)時更高(gao)。