消泡劑(英文名Defoamers,DefoamingAgent)是一種助劑,它的作用是消除生產(chǎn)過程中物料產(chǎn)生的泡沫,有機硅消泡劑(英文名organicsilicondefoamer)其主要組群分為叫硅油有機硅成分,硅油常溫下是不揮發(fā)的油狀液體,在水、動植物油和礦物油中不溶,或溶解度極小,既能耐高溫,也能耐低溫。性質(zhì)不活潑,物理性能穩(wěn)定,無生物活性。
硅膠消泡劑是白色粘性乳液。自60年代開始在各個工業(yè)領(lǐng)域使用,但大規(guī)模、綜合的快速發(fā)展始于80年代。由于硅烷消泡劑的應(yīng)用范圍也很廣,越來越受到各行業(yè)的關(guān)注。有機硅消泡劑在化工、造紙、涂料、食品、紡織、醫(yī)藥等行業(yè),是生產(chǎn)過程中必不可少的助劑,它不僅能去除生產(chǎn)過程介質(zhì)液面上的泡沫,從而改善過濾、洗滌、萃取、蒸餾、蒸發(fā)、脫水、干燥等工藝過程的分離、氣化、排液等過程,確保各種物料盛裝、處理容器的容量。
形成泡沫的原理和消泡劑。
無論什么時候,當我們攪拌液體或通入氣體時,液體表面積內(nèi)都會產(chǎn)生大量氣泡,有些液體產(chǎn)生的氣泡迅速破碎消失。有些液體不僅不消失,而且越聚越多,就會形成泡沫。泡沫塑料是一種分散體系,它有大量的氣泡分散在液體中,它們的分散相是氣體,連續(xù)相是液體。在這些泡沫中,液體所占的體積分數(shù)非常小,其體積也很大。這些氣體被連續(xù)的液膜隔開,形成大小不一的氣泡,堆積成泡沫。
與表面活性劑一樣,能發(fā)泡的介質(zhì)會吸附一層表面活性劑分子,定向排列在氣泡表面,達到一定濃度后,會形成一層堅固的膜。表面活性劑吸附于氣液界面,使液面張力降低,氣液接觸面增大,氣泡不易合并。汽泡的相對密度遠小于液體本身,而且當上升的氣泡在液面上流動時,又會將液面上的表面活性劑分子吸附起來。這樣,暴露在空氣中的氣泡膜與溶液中的表面活性劑吸附的氣泡膜是不同的,它由兩層表面活性劑分子組成,被吸附的表面活性劑對液膜具有保護作用。消泡劑進入泡沫雙分子定向膜,破壞定向膜的力學平衡,從而達到破泡效果,就是要破壞和抑制薄膜的形成。
消泡劑必須是不溶于泡沫介質(zhì)的物質(zhì),它可以以液滴的形式分散到發(fā)泡的介質(zhì)中,或包裹著固體顆粒的顆粒。與泡沫介質(zhì)相比,消泡劑具有較低的表面張力,能夠自動進入液膜并使氣泡破裂。
消泡劑易在溶液表面展開,自動在泡沫表面展開,帶走鄰近表面的一層溶液,使液膜局部變薄,達到臨界厚度,液膜破裂,泡沫破壞。在溶液表面,消泡劑的鋪展越快,液膜越薄,泡沫破裂速度越快,消泡效果越強。其原因一方面是由于易鋪展,吸附消泡劑分子取代發(fā)泡劑分子,導致膜強度降低。鋪展時,帶走鄰近表面層的部分溶液,使泡沫液膜變薄,使泡沫穩(wěn)定,容易被破壞。
3有機硅消泡劑活性成分及性質(zhì):
(1)活性組分:線狀聚硅氧烷(英文名:Polysiloxane,Silicones),又稱硅油,是一種在室溫下保持液體的線狀聚硅氧烷(英文名:Polysiloxane,Silicones);
在常溫下,硅油為不揮發(fā)的油狀液體,在水、動植物油和礦物油中不溶,或溶解度極低,既可耐高溫,也可耐低溫。性質(zhì)不活潑,物理性能穩(wěn)定,無生物活性。
(2)有機硅消泡劑的性質(zhì):有機硅消泡劑有破泡、去泡、抑泡三種作用。
(3)有機硅消泡劑的特性。
【外觀】白色粘性乳液。
【水稀釋性】稀釋0.5%-5.0%的泡沫液。
【揮發(fā)性】不揮發(fā)物。
【穩(wěn)定】3000轉(zhuǎn)/20分鐘無分層。
【離子特性】非離子類型。
耐高溫性能:130℃不破乳、不漂油、不分層。
硅膠消泡劑的優(yōu)點。
(1)用途廣泛:由于硅油特殊的化學結(jié)構(gòu),既不與水或含極性基團的物質(zhì)相溶,也不溶于烴基或含烴有機物。因硅油對各種物質(zhì)具有不溶性,因此其用途廣泛,是用水體系消泡,也可用于石油系統(tǒng)。
(2)表面張力?。汗栌偷谋砻嫒萘恳话銥?0-21達因/厘米,與水(72達因/厘米)和一般起泡液相比,其表面張力小,消泡效能好。
(3)熱穩(wěn)定性好:以普通二甲基硅油為例,耐高溫長時間可耐150℃,短時間耐300℃以上,其SiO鍵不分解。從而保證了有機硅消泡劑在較大的溫度范圍內(nèi)使用。
(4)化學穩(wěn)定性好:由于Si-O鍵比較穩(wěn)定,使得硅油化學穩(wěn)定性很高,難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)。所以,只要配方合理,有機硅消泡劑可用于含酸、堿、鹽的體系中。
(5)生理惰性:經(jīng)證實,硅油對人畜沒有毒性,半致死劑量大于34克/公斤。因此,有機硅消泡劑(配以合適的乳化劑等)可以安全地應(yīng)用于食品、醫(yī)療、醫(yī)藥和化妝品等行業(yè)。
(6)消泡力強:有機硅消泡劑不僅能有效地清除已經(jīng)產(chǎn)生的泡沫,而且能顯著抑制泡沫,阻止泡沫的產(chǎn)生。其用量很小,只需加到發(fā)泡介質(zhì)重量的百萬分之一(1ppm),就能起到消泡作用。通常的范圍在1到100ppm之間。不僅價格低廉,而且對消泡物無污染。
聚醚改性硅酮消泡劑。
在硅氧烷分子中引入聚醚鏈段制得的聚醚-硅氧烷共聚物(簡稱硅醚共聚物)。聚醚改性有機硅消泡劑是一種集二者優(yōu)點于一體的新型高效消泡劑。選用抑泡能力強的聚醚和疏水性強、快速破泡的二甲基硅油作為主要成分,配合乳化劑、穩(wěn)定劑等組成的一種消泡劑。其特點是:表面張力低、消泡快、抑泡時間長、成本低、用量少、用途廣。用聚醚改性有機硅,使其具備二類消泡劑的優(yōu)點,成為一種性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛的
消泡劑。
硅氧烷段為親油基,聚醚段為親油基,聚醚段為親水基。聚環(huán)氧乙烷鏈段節(jié)能降耗提供了親水性和起泡性,聚環(huán)氧乙烷鏈節(jié)能材料提供了疏水性和滲透力,并且在降低表面張力方面具有強大的作用。在硅醚共聚物的末端,聚醚鏈的端基也會影響其性能。常用端基有羥基、烷氧基等。調(diào)整硅氧烷在共聚物中的相對分子質(zhì)量,使共聚物變得突出或減弱。