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常用消泡剂工作原理
原创    2014-03-25 11:11:06    文字:【】【】【
摘要:常用消泡剂大致有三类:即聚醚型、硅油型、硅醚混合型。

一、聚醚型消泡剂

1、以环氧乙烷、环氧丙烷开环聚合制得的聚醚是优良的水溶性非离子表面活性剂。分子中聚环氧乙烷链节是亲水基,聚环氧丙烷链节是疏水基。环氧乙烷的量超过25%时聚醚溶于水。表征聚醚水溶性的指标是浊点。调节环氧乙烷和环氧丙烷的比例可制得不同亲水亲油平衡值(HLB)的表面活性剂,获得所期望的表面活性。通过调节EO/PO比和相对分子质量,改善其水溶性和油溶性,可大大降低发泡液表面张力,具有很好的消泡、抑泡能力。  

2、聚醚消泡剂最大的优点是抑泡能力较强,它是目前发酵行业应用的主导消泡剂,但是它有一个致命的缺点是破泡率低,一旦产生了大量的泡沫,它不能一下有效地扑灭,而是需要重新加一定量消泡剂才能慢慢解决问题。

二、硅油型消泡剂

1、单纯的有机硅,如二甲基硅油,并没有消泡作用。但将其乳化后,表面张力迅速降低,使用很小量即能达到很强的破泡和抑泡作用,成为一种重要的消泡剂成份。硅油型消泡剂一般具有较高的消泡效能,其使用时的关键在于硅油的乳化。如乳化不完全,使用时会破乳,影响其使用效果。常用的有机硅消泡剂都是以硅油作为基础组分,配以适宜的溶剂、乳化剂或无机填料配制成的。有机硅作为优良的消泡剂,除去消泡力强,尤为可贵的是硅氧烷集化学稳定性、生理惰性和高低温性能好等特性于一身,因而获得广泛应用。

2、因硅油本身具有亲油性,因此对油溶性溶液的消泡具有令人满意的效果。 

3、有机硅消泡剂属低毒、抗氧化、破泡能力较强的消泡剂,但是它的抑泡能力较差,耗用量大,对微酸性发酵效果差,对菌丝发育又有一定的抑制作用。因此,在发酵业上的应用就受到了一定的限制;在纺织印染行业,尤其是浅色织物使用时,由于硅斑不易洗净而又一次受到限制。   

三、聚醚改性有机硅消泡剂

1、聚醚改性有机硅,是在硅氧烷分子中引入聚醚链段制得的聚醚-硅氧烷共聚物(简称硅醚共聚物) 聚醚改性有机硅消泡剂是将两者的优点有机结合起来的一种新型高效消泡剂。它是选择具有较强抑泡能力的聚醚和疏水性强、破泡迅速的二甲基硅油为主要成分和能使硅油与聚醚有机结合起来的乳化剂、稳定剂等成分组成的消泡剂。它具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少、应用面广等特点。对有机硅进行聚醚改性,使之具有二类消泡剂的优点,成为一种性能优良,有广泛应用前景的消泡剂。

2、在硅醚共聚物的分子中,硅氧烷段是亲油基,聚醚段是亲水基。聚醚链段中聚环氧乙烷链节能提供亲水性和起泡性,聚环氧丙烷链节能提供疏水性和渗透力,对降低表面张力有较强的作用。聚醚链端的基团对硅醚共聚物的性能也有很大的影响。常见的端基有羟基、烷氧基等。调节共聚物中硅氧烷段的相对分子质量,可以使共聚物突出或减弱有机硅的特性。同样,改变聚醚段的相对分子质量,会增加或降低分子中有机硅的比例,对共聚物的性能也会产生影响。

3、聚醚改性有机硅消泡剂很容易在水中乳化,亦称作“自乳化型消泡剂”。在其浊点温度以上时,失去对水的溶解性和机械稳定性,并耐酸、碱和无机盐,可用于苛刻条件下的消泡,广泛用于涤纶织物高温染色工艺、发酵工艺中的消泡。此外,也可用于二乙醇胺脱硫体系的消泡及各种油剂、切削液、不冻液、水性油墨等体系的消泡,也适用于印刷行业感光树脂制版后,洗掉未固化树脂的消泡,是一种很有代表性、性能优良、用途广泛的有机硅消泡剂。

四、消泡剂的消泡机理

1、泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭:该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫 上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。 因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。  

2、消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭:消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散, 使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。   

3、消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭:泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡作用。  

4、添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭:在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的 疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡的作用。   

5、增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭:某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使 助泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。有这 种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不 仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。  

6、电解质瓦解表面活性剂双电层而导致气泡破灭:对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用, 产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。

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