能降低水、溶液(ye)、懸浮液(ye)等的(de)表面張(zhang)力,防(fang)止(zhi)泡沫(mo)形成,或使原(yuan)有泡沫(mo)減少或消滅的(de)物質。
消泡(pao)劑(ji)應(ying)具備(bei)下列性(xing)(xing)(xing)質(zhi):①消泡(pao)力(li)強,用量少;②加到起泡(pao)體系中(zhong)不影響體系的(de)基本(ben)性(xing)(xing)(xing)質(zhi),即不與被消泡(pao)體系起反應(ying);③表面張力(li)小(xiao);④與表面的(de)平衡性(xing)(xing)(xing)好(hao);⑤耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)好(hao);⑥擴散性(xing)(xing)(xing)、滲(shen)透性(xing)(xing)(xing)好(hao),正鋪展系數較(jiao)高;⑦化學性(xing)(xing)(xing)穩定,耐氧化性(xing)(xing)(xing)強;⑧氣體溶(rong)解性(xing)(xing)(xing)、透過性(xing)(xing)(xing)好(hao);⑨在起泡(pao)性(xing)(xing)(xing)溶(rong)液中(zhong)的(de)溶(rong)解性(xing)(xing)(xing)小(xiao);⑩無生理(li)活性(xing)(xing)(xing),安全性(xing)(xing)(xing)高。
消(xiao)泡劑的應用十分廣泛,如(ru)食(shi)品工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、造紙工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、水處理、采油工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、印染工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、涂料工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、洗滌劑工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、橡膠膠乳工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、氣(qi)溶膠工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、日化工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、醫藥工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)、奶制品工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)等。
消泡(pao)劑,是消除(chu)泡(pao)沫(mo)的(de)一(yi)種添(tian)加(jia)劑。在涂(tu)料、紡織(zhi)、醫學、發(fa)酵、造(zao)紙(zhi)、水(shui)處(chu)理及石油化工(gong)等(deng)領(ling)域生(sheng)產(chan)和應(ying)用過程(cheng)中會產(chan)生(sheng)大量(liang)的(de)泡(pao)沫(mo),進而影響到產(chan)品質量(liang)、生(sheng)產(chan)過程(cheng)。基于(yu)對泡(pao)沫(mo)的(de)抑制、消除(chu),生(sheng)產(chan)時通常要把特定量(liang)的(de)消泡(pao)劑加(jia)入(ru)其(qi)中。
泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)研(yan)究最(zui)早可以追溯到柏拉(la)圖時代,但幾百(bai)年(nian)來(lai),人們(men)對(dui)(dui)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)定(ding)(ding)義一(yi)直沒有(you)(you)形成統一(yi)的(de)(de)(de)認識。美國膠體(ti)(ti)化學家L·I·Osipow和道康寧公司(si)的(de)(de)(de)R·F·Smith從(cong)(cong)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)密度(du)方面對(dui)(dui)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)進(jin)行了定(ding)(ding)義;日本的(de)(de)(de)伊(yi)藤光一(yi)從(cong)(cong)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)結構的(de)(de)(de)角(jiao)度(du)對(dui)(dui)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)進(jin)行了定(ding)(ding)義,但是(shi)卻忽略了氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)間(jian)的(de)(de)(de)相互聯系(xi);我國著名的(de)(de)(de)表面物理學家趙國璽教授對(dui)(dui)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)定(ding)(ding)義為:泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)是(shi)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)分散(san)于液體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)分散(san)體(ti)(ti)系(xi),氣(qi)(qi)體(ti)(ti)是(shi)分散(san)相(不連續相),液體(ti)(ti)是(shi)分散(san)介質(zhi)(連續相),液體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)上升至液面,形成少(shao)量液體(ti)(ti)構成的(de)(de)(de)以液膜隔(ge)開氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)聚(ju)集物。國內外學者一(yi)致認為:泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)本身是(shi)一(yi)種熱力(li)學不穩定(ding)(ding)體(ti)(ti)系(xi),當氣(qi)(qi)體(ti)(ti)進(jin)入含有(you)(you)表面活性(xing)劑的(de)(de)(de)溶液中時,便會形成長(chang)時間(jian)穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)體(ti)(ti)系(xi)。
在重力(li)和(he)壓(ya)力(li)差存在的(de)(de)條(tiao)件下泡(pao)沫的(de)(de)液(ye)(ye)膜(mo)會(hui)不均衡的(de)(de)流動排液(ye)(ye),氣泡(pao)中的(de)(de)氣體也會(hui)因(yin)為泡(pao)膜(mo)兩邊壓(ya)力(li)差不同的(de)(de)原因(yin)不斷的(de)(de)發生擴散滲透,所以(yi)泡(pao)沫本(ben)身的(de)(de)不穩定性主要從動力(li)學方面得以(yi)體現。
其衰減(jian)的(de)機理主要(yao)有(you)氣體(ti)透過液膜(mo)的(de)擴散和(he)液膜(mo)的(de)排液這兩(liang)(liang)個方面(mian),這兩(liang)(liang)種性質是泡(pao)(pao)沫(mo)本身固有(you)的(de)屬(shu)性,與表面(mian)活性劑的(de)存(cun)在與否都沒有(you)關系,但是這兩(liang)(liang)種衰減(jian)機理,只在泡(pao)(pao)沫(mo)體(ti)系形成的(de)初始階段作用(yong)比較(jiao)明顯,隨(sui)著泡(pao)(pao)沫(mo)體(ti)系的(de)衰減(jian),這兩(liang)(liang)種作用(yong)逐漸(jian)減(jian)弱,使得泡(pao)(pao)沫(mo)衰減(jian)的(de)速率逐漸(jian)變慢。
泡(pao)沫(mo)(mo)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直接原(yuan)因(yin)(yin)是(shi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai),使(shi)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)降低,在(zai)(zai)(zai)此原(yuan)因(yin)(yin)和(he)泡(pao)沫(mo)(mo)衰減機理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)同(tong)作用(yong)(yong)下,不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)泡(pao)沫(mo)(mo)體系(xi)表(biao)(biao)現出不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)能主(zhu)要和(he)以(yi)下幾種(zhong)(zhong)因(yin)(yin)素有(you)關:起泡(pao)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)、泡(pao)沫(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)粘度、溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)粘度、表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自我修復作用(yong)(yong)(即Gibbs表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)Marangoni效應)、液(ye)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)雙電層斥力(li)(li)和(he)熵斥力(li)(li)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疏水(shui)端結(jie)構和(he)空間位阻效應等,這些因(yin)(yin)素之間不(bu)是(shi)獨立(li)存(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),一種(zhong)(zhong)因(yin)(yin)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改變(bian)會使(shi)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一些因(yin)(yin)素也改變(bian)。影(ying)(ying)響泡(pao)沫(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)最主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)因(yin)(yin)素就是(shi)液(ye)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)排液(ye)速率,從這個角度考慮可(ke)以(yi)看出在(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)泡(pao)沫(mo)(mo)體系(xi)中(zhong)泡(pao)沫(mo)(mo)穩定性(xing)(xing)(xing)影(ying)(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要因(yin)(yin)素都是(shi)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),并且往往有(you)時幾種(zhong)(zhong)影(ying)(ying)響因(yin)(yin)素同(tong)時存(cun)在(zai)(zai)(zai)、共(gong)同(tong)作用(yong)(yong)。
除(chu)以上這些因(yin)素外還有些因(yin)素也會(hui)影響到泡沫(mo)的(de)穩定性,如泡沫(mo)的(de)大(da)小、溶質與溶劑的(de)配(pei)合(he)、溫度(du)、pH值、溶劑的(de)蒸發速(su)率(lv)、泡沫(mo)的(de)受沖擊程度(du)以及表(biao)面活(huo)性劑的(de)吸附速(su)率(lv)等。
(1)物理方法
從物理學角度(du)考(kao)慮消除泡沫的(de)方(fang)法主要(yao)包(bao)括放(fang)(fang)置擋板或(huo)濾網(wang)、機械攪拌、靜電、冷凍、加(jia)熱、蒸(zheng)汽、射(she)線照射(she)、高(gao)速(su)離心、加(jia)壓減(jian)壓、高(gao)頻振動、瞬間(jian)放(fang)(fang)電和超聲(sheng)波(聲(sheng)學液體控制)等(deng),這(zhe)些方(fang)法都在不同的(de)程度(du)上(shang)促進了液膜(mo)兩端氣體的(de)透(tou)過速(su)率(lv)和泡膜(mo)的(de)排液,使(shi)得泡沫的(de)穩定因素(su)小于衰(shuai)減(jian)因素(su),從而泡沫的(de)數量逐漸減(jian)少(shao)。但是這(zhe)些方(fang)法共同的(de)缺點是使(shi)用(yong)(yong)受環境因素(su)的(de)制約性較強、消泡速(su)率(lv)不高(gao)等(deng),優點在與環保、重復利用(yong)(yong)率(lv)高(gao)。
(2)化學方法
從化(hua)學(xue)角度消除(chu)泡(pao)(pao)(pao)沫的方(fang)法(fa)主要包括化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)法(fa)和(he)添(tian)加(jia)消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)的方(fang)法(fa)。化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)法(fa)是指通過加(jia)入一些試劑(ji)(ji)使其與起泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)發生(sheng)化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying),生(sheng)成(cheng)不溶于水的物質,從而降(jiang)低了液膜中(zhong)表面活性劑(ji)(ji)的濃度,促使泡(pao)(pao)(pao)沫的破(po)裂(lie),但是這種方(fang)法(fa)存在發泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)成(cheng)分不確定(ding)、產(chan)(chan)生(sheng)難(nan)溶性物質對體系設備產(chan)(chan)生(sheng)危害(hai)等(deng)(deng)缺點。現(xian)如今各行各業應(ying)用最廣(guang)泛的消泡(pao)(pao)(pao)方(fang)法(fa)是加(jia)入消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)的方(fang)法(fa),這種方(fang)法(fa)最大的優(you)點在于破(po)泡(pao)(pao)(pao)效率(lv)高(gao)、使用方(fang)便(bian)等(deng)(deng)優(you)點,但是尋找合適高(gao)效的消泡(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)是關鍵。
關(guan)于消泡劑(ji)的作(zuo)用機理至(zhi)今(jin)還沒有統一的認識,根(gen)據前(qian)人(ren)所提出的消泡劑(ji)機理,大(da)致有以下(xia)幾(ji)種(zhong):
典型(xing)的(de)(de)具(ju)有概括性的(de)(de)消(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)理是Robinson消(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)理和(he)羅斯(si)假(jia)(jia)說。其中Robinson機(ji)理是羅斯(si)假(jia)(jia)說的(de)(de)基礎(chu),它主要(yao)強調了消(xiao)泡(pao)(pao)劑破壞泡(pao)(pao)沫的(de)(de)排液和(he)Marangoni效(xiao)應實現消(xiao)泡(pao)(pao);羅斯(si)假(jia)(jia)設是在(zai)消(xiao)泡(pao)(pao)劑顆粒為非可(ke)溶小滴物質的(de)(de)基礎(chu)上(shang)(shang)進(jin)行的(de)(de),而實際上(shang)(shang)有的(de)(de)消(xiao)泡(pao)(pao)劑產生消(xiao)泡(pao)(pao)作用是在(zai)溶解狀態(tai)下進(jin)行的(de)(de),所以羅斯(si)假(jia)(jia)說的(de)(de)消(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)理并不全面。
具有代表性的(de)聚硅(gui)氧烷(wan)消(xiao)泡機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)主(zhu)(zhu)要(yao)有“架橋(qiao)-鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)”機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)、“架橋(qiao)-脫(tuo)濕”機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)、“鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)-液(ye)體(ti)夾(jia)帶”機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)等。“架橋(qiao)-鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)”機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)主(zhu)(zhu)要(yao)從“聚硅(gui)氧烷(wan)自身(shen)張(zhang)力比較低,容易在液(ye)膜上鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)”這一基本點出(chu)發(fa),它強(qiang)調的(de)是(shi)消(xiao)泡劑(ji)液(ye)滴易變形,但是(shi)這種理(li)(li)(li)(li)論不能(neng)解(jie)釋單(dan)獨(du)的(de)聚硅(gui)氧烷(wan)與聚硅(gui)氧烷(wan)和固體(ti)離(li)子混合物作(zuo)為(wei)消(xiao)泡劑(ji)時之間(jian)的(de)消(xiao)泡差(cha)異。“架橋(qiao)-脫(tuo)濕”機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)從聚硅(gui)氧烷(wan)自身(shen)具有疏水(shui)性的(de)角度出(chu)發(fa),但對(dui)于粘(zhan)度很大的(de)聚硅(gui)氧烷(wan)的(de)消(xiao)泡作(zuo)用就不能(neng)很好的(de)解(jie)釋。“鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan)-液(ye)體(ti)夾(jia)帶”機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)尚不能(neng)被證實,因為(wei)有些事實表明聚硅(gui)氧烷(wan)有時候并沒(mei)有在泡膜表面鋪(pu)(pu)展(zhan)(zhan),可是(shi)同樣可以(yi)破泡。
疏(shu)水(shui)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)固體顆粒在泡(pao)(pao)沫體系中(zhong),首先會(hui)吸(xi)引表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)疏(shu)水(shui)端,使得疏(shu)水(shui)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)固體顆粒變為親(qin)水(shui)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de),從而降低了泡(pao)(pao)膜(mo)中(zhong)表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)濃度,促(cu)使泡(pao)(pao)沫破(po)(po)裂。這(zhe)種(zhong)消(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)(ji)理(li)不能解(jie)釋其它消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)機(ji)(ji)理(li),過(guo)于(yu)片面(mian)。還有(you)些泡(pao)(pao)沫破(po)(po)裂的(de)(de)(de)(de)原因是消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)擴展作用(yong)產生的(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊、使表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)被增溶破(po)(po)泡(pao)(pao)、電(dian)解(jie)質瓦解(jie)液膜(mo)表(biao)(biao)面(mian)雙(shuang)電(dian)層的(de)(de)(de)(de)破(po)(po)泡(pao)(pao)等。從以(yi)上這(zhe)些消(xiao)泡(pao)(pao)機(ji)(ji)理(li)可以(yi)看出(chu),每(mei)種(zhong)消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)對不同的(de)(de)(de)(de)泡(pao)(pao)沫體系,其作用(yong)的(de)(de)(de)(de)側重點不同,但都是通過(guo)破(po)(po)壞泡(pao)(pao)沫的(de)(de)(de)(de)穩定因素(su)實現消(xiao)泡(pao)(pao)。
對聚醚改(gai)性硅(gui)油(you)作(zuo)為消泡劑的消泡過程解(jie)釋,最為完備的消泡機理(li)有:“橋連(lian)-拉伸”機理(li)、“橋連(lian)-排濕”機理(li)兩種。
“橋(qiao)(qiao)連—拉伸”機理:消泡劑的表面(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)(li)遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)低(di)于液膜(mo)(mo)的表面(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)(li),消泡劑的液滴得(de)以(yi)在(zai)液膜(mo)(mo)表面(mian)(mian)(mian)(mian)持續(xu)鋪展、深入,泡沫局(ju)部液膜(mo)(mo)繼續(xu)變(bian)薄,最終形成油(you)在(zai)水中間(jian)的橋(qiao)(qiao)連,油(you)相(xiang)(xiang)、水相(xiang)(xiang)的表面(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)(li)相(xiang)(xiang)差甚遠(yuan)(yuan),油(you)相(xiang)(xiang)在(zai)周圍水相(xiang)(xiang)不斷地牽(qian)引下,拉長變(bian)薄,形變(bian)超(chao)過(guo)一定(ding)范(fan)圍后,液膜(mo)(mo)被破(po)壞,導致泡沫破(po)裂。
“橋連—排濕”機(ji)理:向起泡(pao)液(ye)(ye)中(zhong)加入固(gu)體(ti)疏(shu)(shu)水(shui)顆(ke)粒(li)消泡(pao)劑后,消泡(pao)劑立即在(zai)泡(pao)沫體(ti)系中(zhong)分布開來,疏(shu)(shu)水(shui)顆(ke)粒(li)固(gu)定在(zai)泡(pao)沫液(ye)(ye)膜(mo)表面(mian),當固(gu)體(ti)顆(ke)粒(li)與液(ye)(ye)膜(mo)之間具有足夠的疏(shu)(shu)水(shui)角,固(gu)體(ti)顆(ke)粒(li)與周(zhou)圍的液(ye)(ye)膜(mo)有著相反接觸面(mian),成(cheng)為周(zhou)圍液(ye)(ye)膜(mo)之間的橋連,最終能(neng)穿破(po)泡(pao)沫液(ye)(ye)膜(mo),進入到(dao)泡(pao)沫中(zhong)去。
“橋連—拉伸”機(ji)理(li)基于硅(gui)(gui)油(you)(you)獨特(te)的(de)低表(biao)面(mian)張力極易(yi)鋪展的(de)特(te)點,指出(chu)消泡(pao)(pao)劑液滴(di)能(neng)(neng)夠產生不同程度的(de)變形,但該機(ji)理(li)難以(yi)說明(ming)硅(gui)(gui)膏與純硅(gui)(gui)油(you)(you)區別;“橋連—排濕”機(ji)理(li)基于硅(gui)(gui)油(you)(you)的(de)親(qin)油(you)(you)性(xing)(xing)(xing),能(neng)(neng)夠說明(ming)低粘度聚(ju)醚改性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)油(you)(you)的(de)作用原理(li)。因此,聚(ju)醚改性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)油(you)(you)消泡(pao)(pao)劑具備消泡(pao)(pao)的(de)三(san)個特(te)點:首先(xian)基本上不溶(rong)于起(qi)泡(pao)(pao)液(溶(rong)解的(de)多半有(you)助泡(pao)(pao)作用);其次表(biao)面(mian)張力要低于起(qi)泡(pao)(pao)液;最后能(neng)(neng)迅速地(di)分(fen)散在(zai)起(qi)泡(pao)(pao)液中(zhong)。只有(you)溶(rong)解性(xing)(xing)(xing)小而分(fen)散性(xing)(xing)(xing)大的(de)物質,才能(neng)(neng)成為破(po)泡(pao)(pao)及抑泡(pao)(pao)能(neng)(neng)力較好的(de)消泡(pao)(pao)劑,以(yi)最大限度地(di)提高其分(fen)散性(xing)(xing)(xing),做到抑泡(pao)(pao)、破(po)泡(pao)(pao)雙管齊下。
美國膠體化學(xue)家羅斯(si)(Ross,S.)曾(ceng)經明確(que)地說(shuo)過:沒(mei)有任何一種消泡機(ji)理(li)能(neng)涵蓋所有的消泡現象(xiang),各式各樣、紛(fen)繁(fan)錯雜的消泡劑,可(ke)以對(dui)應(ying)著多(duo)種消泡機(ji)理(li)。
消(xiao)(xiao)泡劑的組(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)主(zhu)要有活(huo)性成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)、乳化(hua)劑、載體和乳化(hua)助劑,其中(zhong)活(huo)性成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)為(wei)最主(zhu)要的核心部分(fen),起到(dao)破泡、減小表面(mian)張(zhang)力作(zuo)(zuo)用;乳化(hua)劑是使活(huo)性成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)分(fen)散成(cheng)(cheng)(cheng)小顆粒,以便于更好地(di)分(fen)散到(dao)油或者水中(zhong),起到(dao)更好的消(xiao)(xiao)泡效果;載體在(zai)消(xiao)(xiao)泡劑中(zhong)占較大比(bi)例,其表面(mian)張(zhang)力并不(bu)高,主(zhu)要起到(dao)支(zhi)持(chi)介質(zhi)的作(zuo)(zuo)用,對(dui)抑泡、消(xiao)(xiao)泡效果有利(li),能把成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)降低;乳化(hua)助劑是使乳化(hua)效果更好。
消(xiao)泡劑(ji)按(an)照不(bu)同(tong)的分(fen)類(lei)(lei)標準可以有很多(duo)種方法,如按(an)形式分(fen)可分(fen)為固體顆粒型(xing)(xing)、乳液(ye)型(xing)(xing)、分(fen)散(san)體型(xing)(xing)、油(you)型(xing)(xing)和(he)膏型(xing)(xing)五大類(lei)(lei);按(an)消(xiao)泡劑(ji)在不(bu)同(tong)工(gong)(gong)業(ye)(ye)生產中的應用可以分(fen)為紡織工(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)泡劑(ji)、造紙工(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)泡劑(ji)、涂料工(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)泡劑(ji)、食品工(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)泡劑(ji)和(he)石油(you)工(gong)(gong)業(ye)(ye)消(xiao)泡劑(ji)等;按(an)消(xiao)泡劑(ji)的化學結構和(he)組(zu)成可以分(fen)為礦(kuang)物油(you)類(lei)(lei)、醇(chun)類(lei)(lei)、脂肪(fang)酸及(ji)脂肪(fang)酸酯類(lei)(lei)、酰胺類(lei)(lei)、磷酸酯類(lei)(lei)、有機(ji)硅類(lei)(lei)、聚醚(mi)類(lei)(lei)、聚醚(mi)改性聚硅氧烷(wan)類(lei)(lei)消(xiao)泡劑(ji)。
以下對非(fei)硅型(xing)、聚(ju)醚型(xing)、有機硅型(xing)和(he)聚(ju)醚改性(xing)有機硅型(xing)四個種類(lei)進行介紹。
非硅(gui)型消(xiao)泡劑主要(yao)有(you)(you)醇類(lei)、脂肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)、脂肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)酯、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯類(lei)、礦物(wu)油類(lei)、酰胺類(lei)等有(you)(you)機物(wu),酰胺中常用(yong)的(de)有(you)(you)單(dan)酰胺、雙酰胺等,此外還有(you)(you)三(san)(san)烷基三(san)(san)聚(ju)(ju)氰胺、氰脲(niao)酰氯三(san)(san)聚(ju)(ju)氰胺、脂肪(fang)胺等其它含氮化(hua)合物(wu);磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯類(lei)包括單(dan)烷基、雙烷基磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯和氟(fu)化(hua)烷基磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯等,常用(yong)于洗漆劑產品的(de)消(xiao)泡;羧化(hua)物(wu)包括三(san)(san)類(lei)物(wu)質:脂肪(fang)酸(suan)(suan)(suan),如月桂酸(suan)(suan)(suan)、棕櫚酸(suan)(suan)(suan)等;脂肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)酯,如脂肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)甘(gan)油脂、動植(zhi)物(wu)油等;脂肪(fang)酸(suan)(suan)(suan)皂,如硬脂酸(suan)(suan)(suan)和棕櫚酸(suan)(suan)(suan)的(de)鈣、鋁、鎂皂;脂肪(fang)醇、醚包括直鏈(lian)和支鏈(lian)醇、醚。
該類(lei)消泡劑(ji)(ji)(ji)價格(ge)低(di)廉,它適合(he)于在(zai)液體(ti)剪(jian)切力較小,所(suo)含表(biao)面活性(xing)劑(ji)(ji)(ji)發泡能(neng)力較溫(wen)和的(de)(de)條件下使用,它的(de)(de)制備(bei)原料易得、環保性(xing)能(neng)高、生(sheng)產成(cheng)本低(di),但對致(zhi)密(mi)型泡沫(mo)的(de)(de)消泡效(xiao)率(lv)較低(di),而且由于其(qi)專(zhuan)用性(xing)較強,市場份額(e)已(yi)不(bu)斷萎縮。而在(zai)有(you)些特殊(shu)的(de)(de)行業,如(ru)強酸、強堿(jian)等,卻需(xu)要像聚四氟乙插(cha)這類(lei)耐酸堿(jian)的(de)(de)非硅型消泡劑(ji)(ji)(ji)。
聚醚(mi)(mi)型消(xiao)泡(pao)劑(ji)是(shi)(shi)環(huan)氧(yang)乙烷、環(huan)氧(yang)丙烷的共聚物,主要是(shi)(shi)利用(yong)(yong)(yong)其(qi)溶解性(xing)在(zai)不同(tong)(tong)溫(wen)度表現出的不同(tong)(tong)特(te)性(xing)達到消(xiao)泡(pao)作用(yong)(yong)(yong)。低溫(wen)下,聚醚(mi)(mi)分散到水中,當(dang)溫(wen)度不斷升高時,聚醚(mi)(mi)親水性(xing)逐(zhu)漸(jian)降(jiang)低,直到濁點時,使(shi)聚醚(mi)(mi)成為不溶解狀態,這樣才發揮消(xiao)泡(pao)作用(yong)(yong)(yong)。在(zai)制備過(guo)程中通過(guo)調節聚醚(mi)(mi)的種類(lei)及原料(liao)的比(bi)例就可改變(bian)其(qi)濁點,從而可以應用(yong)(yong)(yong)在(zai)不同(tong)(tong)行業。
聚醚型(xing)消(xiao)泡劑具(ju)有抑泡能力強、耐高溫等優良性能,缺點(dian)是有一定毒性,使用條件受(shou)溫度限制,破泡速率不高,使用領域窄。泡沫如果(guo)產生的數量較多,其無法迅速消(xiao)滅泡沫,必須有消(xiao)泡劑重新加入其中,消(xiao)泡效(xiao)果(guo)才能體現出來。
聚醚型(xing)消泡劑主要分(fen)為(wei)GP型(xing)、GPE型(xing)、GPES型(xing)。
聚合環(huan)氧丙烷(wan)與(yu)環(huan)氧乙烷(wan)、或環(huan)氧丙烷(wan)與(yu)甘油即可(ke)獲(huo)得GP型(xing)。其在(zai)起泡介質內的抑泡能力要高于(yu)消泡能力。常用在(zai)生(sheng)物(wu)農藥、酵母等(deng)生(sheng)產中做消泡劑。
GPE型消(xiao)(xiao)泡(pao)劑主要是將環氧(yang)乙烷加在聚(ju)丙二醇鏈段(GP型消(xiao)(xiao)泡(pao)劑)末端(duan),變成親水基(ji)的聚(ju)氧(yang)乙烯(xi)氧(yang)丙烯(xi)甘油鏈端(duan)。其(qi)在介質中易溶解(jie),消(xiao)(xiao)泡(pao)能力(li)強,但溶解(jie)度也較(jiao)大,抑泡(pao)性能較(jiao)差,常用于制(zhi)藥工業做(zuo)抗菌素發酵過程的消(xiao)(xiao)泡(pao)劑。
GPES型(xing)是在(zai)GPE型(xing)消泡劑(ji)鏈端用硬脂酸進行酯化處理(li)后得到一種新(xin)的聚(ju)醚型(xing)消泡劑(ji)。因為這種結構的分子親(qin)油性增加,親(qin)水性降低,易于聚(ju)集在(zai)氣液界面,因而消泡效(xiao)率高。
聚二甲基硅(gui)氧烷(也(ye)叫做硅(gui)油(you))是有機硅(gui)型消泡劑的主(zhu)要(yao)成分。和H2O、普通(tong)油(you)類相比,硅(gui)油(you)表(biao)面張力更小,既適(shi)用于(yu)水基起(qi)泡體系(xi),又適(shi)用于(yu)油(you)性(xing)(xing)(xing)(xing)起(qi)泡體系(xi)。在H2O、普通(tong)油(you)類中,硅(gui)油(you)活性(xing)(xing)(xing)(xing)高、溶(rong)解度低,其基本特征表(biao)現在化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質穩定、使用范圍廣泛、揮發(fa)性(xing)(xing)(xing)(xing)低、無(wu)毒,且消泡能(neng)力比較突出等,缺點是抑泡性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)較差。
這一(yi)類(lei)(lei)消(xiao)泡劑的種類(lei)(lei)主要包(bao)括固體型(xing)(xing)、乳(ru)液型(xing)(xing)、溶液型(xing)(xing)和油(you)型(xing)(xing)。
固體(ti)型消泡(pao)(pao)劑具有穩定性(xing)好、工藝(yi)簡單、便(bian)于運(yun)輸、使用(yong)方(fang)便(bian)等(deng)特點。它對油(you)相(xiang)、水相(xiang)均(jun)適用(yong),介質分散性(xing)也比較突出,在低(無)泡(pao)(pao)洗衣粉領(ling)域(yu)應用(yong)比較普遍。
乳(ru)(ru)液型消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)中的硅油具(ju)有(you)(you)較大的張力,乳(ru)(ru)化難(nan)度系數大,乳(ru)(ru)化劑(ji)一(yi)旦選(xuan)擇(ze)不當(dang),會(hui)造(zao)成消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)在(zai)短時(shi)(shi)間內分(fen)層、變質(zhi)等現象。乳(ru)(ru)液的穩定性對消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)質(zhi)量極(ji)為關鍵,因此乳(ru)(ru)液型硅類消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)的制備重點在(zai)于乳(ru)(ru)化劑(ji)選(xuan)擇(ze)。同(tong)時(shi)(shi)乳(ru)(ru)液型消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)具(ju)有(you)(you)價格便宜、適用(yong)范圍(wei)廣泛(fan)、消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)效(xiao)果明顯等特點,在(zai)有(you)(you)機硅消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)中用(yong)量最大。隨著配方(fang)技術的進(jin)步,乳(ru)(ru)液型消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)會(hui)有(you)(you)較大發展。
溶(rong)液(ye)型消(xiao)泡(pao)劑是硅油(you)(you)溶(rong)解在(zai)溶(rong)劑中制(zhi)成的溶(rong)液(ye),其消(xiao)泡(pao)原理是:利用溶(rong)劑將硅油(you)(you)成分攜(xie)帶且于(yu)起(qi)泡(pao)溶(rong)液(ye)內分散,在(zai)這一過程中,硅油(you)(you)會(hui)逐步(bu)凝聚成微滴(di),由此完成消(xiao)泡(pao)。硅油(you)(you)溶(rong)解在(zai)非水有(you)機溶(rong)液(ye)體(ti)系中,例如多氯乙烷、甲苯等(deng),可以作(zuo)為油(you)(you)性溶(rong)液(ye)消(xiao)泡(pao)。
硅油溶(rong)解(jie)在水(shui)相體系溶(rong)液(ye)中,例如乙二(er)醇、甘油等,可以作為水(shui)性溶(rong)液(ye)消泡(pao)。需要(yao)注意的(de)(de)是(shi),溶(rong)劑在提高(gao)消泡(pao)劑分散性的(de)(de)同時,其成本也會加大,其制(zhi)備過程中攪動的(de)(de)速(su)度(du)、力度(du)如果不足,溶(rong)劑雖易得到(dao)擴散,硅油卻凝聚成粒(li)度(du)大、消泡(pao)活(huo)性較差(cha)的(de)(de)油珠。
成本較高(gao)的(de)二(er)甲基硅油通常適(shi)合(he)油溶(rong)性溶(rong)液的(de)消泡(pao)。一般(ban)來說,高(gao)黏(nian)度(du)的(de)起(qi)泡(pao)體(ti)系選擇(ze)低黏(nian)度(du)的(de)消泡(pao)劑(ji),低黏(nian)度(du)的(de)起(qi)泡(pao)體(ti)系選擇(ze)高(gao)黏(nian)度(du)的(de)消泡(pao)劑(ji)。
此類消(xiao)泡(pao)劑是(shi)利用聚醚鏈段(duan)或聚硅氧烷鏈段(duan)改性接枝后獲得的硅醚共聚物(wu),它是(shi)將(jiang)兩者的優點(dian)(dian)有(you)機結合起來得到一種(zhong)新型(xing)高效(xiao)消(xiao)泡(pao)劑,具有(you)分散性好、抑泡(pao)能力強、穩定、無(wu)毒、揮發性低、消(xiao)泡(pao)效(xiao)力強等(deng)優點(dian)(dian)。
(1)聚(ju)醚(mi)改性有機硅型消泡劑特點
逆溶解性:由于分子中(zhong)含有聚醚(mi)(mi)鏈段,所以具(ju)備聚醚(mi)(mi)消泡劑的濁點(dian)特性,能基于體系消泡的溫度需求方便(bian)地選擇適用的聚硅氧烷聚醚(mi)(mi)型消泡劑。
自(zi)乳性(xing)(xing):由(you)于(yu)硅氧(yang)烷(wan)鏈段和(he)聚(ju)(ju)醚鏈段對溶劑(ji)(ji)的憎、親(qin)性(xing)(xing)能不同,當聚(ju)(ju)醚改性(xing)(xing)有機硅型消泡劑(ji)(ji)加(jia)入溶劑(ji)(ji)中,聚(ju)(ju)醚鏈段伸展于(yu)外部、聚(ju)(ju)硅氧(yang)烷(wan)鏈段卷曲(qu)于(yu)內部,所形成分散(san)狀態即(ji)所謂的“自(zi)乳性(xing)(xing)”。消泡劑(ji)(ji)在(zai)自(zi)乳性(xing)(xing)作用(yong)下,可以(yi)迅速(su)、均勻地(di)分散(san)于(yu)起(qi)泡液內,其穩(wen)定性(xing)(xing)較為突出,對抑泡、消泡功能的全面發揮有利。對聚(ju)(ju)醚鏈段、硅氧(yang)烷(wan)鏈段的比例進行調節,可以(yi)使消泡劑(ji)(ji)適用(yong)于(yu)不同性(xing)(xing)質起(qi)泡溶液。
(2)聚醚改性有(you)機硅型消(xiao)泡劑(ji)種(zhong)類(lei)
根據(ju)內部(bu)銜接方(fang)式(shi)不同,聚醚(mi)改性有機硅(gui)型(xing)消泡劑可以分為以下兩類:
以(yi)(yi)酸(suan)為(wei)催(cui)化劑(ji)制備的-Si-O-C-鍵連接的共(gong)聚物,這種消泡劑(ji)易(yi)于(yu)水(shui)解,穩定(ding)性較差。如果有胺類緩沖劑(ji)存在,可以(yi)(yi)進行較長時(shi)間保留。但(dan)因其價格(ge)低(di),發(fa)展潛力極(ji)為(wei)明(ming)顯。
-Si-C-鍵銜接的(de)共聚(ju)物結(jie)構比較穩(wen)定(ding),在密(mi)閉條(tiao)件下(xia),可以(yi)保存兩年以(yi)上。但是由于(yu)生產(chan)過程中要使(shi)(shi)用價格昂貴的(de)鉑為(wei)催化劑,使(shi)(shi)得此類消泡劑的(de)生產(chan)成本高(gao)昂,所以(yi)并未(wei)得到廣泛應用。
礦物(wu)(wu)油類(lei)(lei)、酰(xian)胺類(lei)(lei)、低(di)級醇類(lei)(lei)、脂肪酸(suan)及脂肪酸(suan)酯類(lei)(lei)、磷酸(suan)酯類(lei)(lei)等有機物(wu)(wu)消(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji)的研究應用(yong)較早(zao),屬于(yu)第一(yi)代消(xiao)(xiao)泡(pao)劑(ji),其具有原料易得、環(huan)保性能高、生產成本低(di)等優點(dian);缺點(dian)在(zai)于(yu)消(xiao)(xiao)泡(pao)效率低(di)、專用(yong)性強、使用(yong)條(tiao)件苛刻(ke)等。
聚醚(mi)類(lei)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)是第(di)二代消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji),主要包括直鏈聚醚(mi)、由醇或氨(an)為起(qi)始劑(ji)(ji)的聚醚(mi)、端基酯化的聚醚(mi)衍生物三(san)種。聚醚(mi)類(lei)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)最大的優點在于(yu)抑泡(pao)能(neng)(neng)力(li)強(qiang),除此以外,還有些聚醚(mi)類(lei)的消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)具有耐(nai)高溫、耐(nai)強(qiang)酸強(qiang)堿等優良性能(neng)(neng);缺點是使用條(tiao)件受溫度限(xian)制、使用領域窄(zhai)、消(xiao)泡(pao)能(neng)(neng)力(li)較(jiao)差、破泡(pao)速率低等。
有(you)(you)機硅(gui)類消(xiao)泡(pao)劑(ji)(第三代消(xiao)泡(pao)劑(ji))有(you)(you)較強(qiang)的(de)消(xiao)泡(pao)性能、快速的(de)破泡(pao)能力、揮發性低、對環境無(wu)毒害、無(wu)生理惰性、使用范圍廣(guang)等優點,因此有(you)(you)著廣(guang)闊(kuo)的(de)應用前景和巨大的(de)市場(chang)潛力,但(dan)是抑泡(pao)性能較差。
聚醚(mi)改性聚硅氧烷(wan)消泡(pao)劑(ji)(ji)同時兼有(you)(you)聚醚(mi)類(lei)消泡(pao)劑(ji)(ji)和有(you)(you)機硅類(lei)消泡(pao)劑(ji)(ji)的(de)優點,是消泡(pao)劑(ji)(ji)的(de)發(fa)展方(fang)向。有(you)(you)時還可以根據其逆溶解(jie)性重復利(li)用,但(dan)是此類(lei)消泡(pao)劑(ji)(ji)的(de)種類(lei)較(jiao)少,還處于(yu)研發(fa)階段,生產的(de)成本(ben)較(jiao)高。
我國在上個世紀七十年代(dai)(dai)以(yi)后(hou),開始從事于(yu)聚(ju)(ju)醚(mi)改(gai)(gai)性(xing)硅(gui)油的(de)(de)(de)開發和應用(yong),克難攻堅,但消泡(pao)(pao)劑產(chan)(chan)(chan)業(ye)起步較(jiao)(jiao)晚,國產(chan)(chan)(chan)消泡(pao)(pao)劑的(de)(de)(de)更(geng)新(xin)(xin)(xin)換代(dai)(dai)還(huan)是(shi)不(bu)能(neng)跟上工業(ye)發展的(de)(de)(de)步伐。國內(nei)對于(yu)-Si-C-型聚(ju)(ju)醚(mi)改(gai)(gai)性(xing)硅(gui)烷的(de)(de)(de)供(gong)應主要是(shi)依(yi)靠(kao)進口(kou)這一(yi)渠道,因為相比(bi)于(yu)國外的(de)(de)(de)Si-C型聚(ju)(ju)醚(mi)改(gai)(gai)性(xing)硅(gui)油的(de)(de)(de)研究,我國對其進行的(de)(de)(de)研究則(ze)要匱乏很多(duo),基(ji)本上沒有(you)新(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品和新(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)工藝出現(xian),一(yi)方面(mian)是(shi)因為,能(neng)夠生(sheng)產(chan)(chan)(chan)特種聚(ju)(ju)醚(mi)和特種含氫硅(gui)油的(de)(de)(de)廠家較(jiao)(jiao)少(shao),產(chan)(chan)(chan)品原料(liao)的(de)(de)(de)選擇有(you)限;另(ling)一(yi)方面(mian)是(shi)因為,采(cai)用(yong)聚(ju)(ju)醚(mi)改(gai)(gai)性(xing)硅(gui)油工藝合(he)成(cheng)還(huan)是(shi)沿用(yong)傳(chuan)統的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)工藝,因此產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)(de)轉(zhuan)化率較(jiao)(jiao)低,產(chan)(chan)(chan)物中交(jiao)聯產(chan)(chan)(chan)物較(jiao)(jiao)多(duo),產(chan)(chan)(chan)品質量較(jiao)(jiao)差(cha),其經濟(ji)效益難有(you)保(bao)障(zhang)。
按(an)照原有的(de)合成(cheng)工藝制備聚醚改性硅油,加成(cheng)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)中催化劑(ji)氯鉑酸(suan)成(cheng)本會很高(gao),反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件很苛(ke)刻。若反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)中催化劑(ji)用(yong)量少,反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)中副反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)很難控(kong)制,產(chan)(chan)物外觀顏色會加深且需要延長反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)時(shi)(shi)間;反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)中的(de)溶劑(ji)(甲苯與異丙醇)對環境及人體(ti)危(wei)害性較大,若溶劑(ji)殘留同時(shi)(shi)會使(shi)產(chan)(chan)物的(de)表面(mian)張力(li)升高(gao),此外,為(wei)了去除反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)剩余的(de)溶劑(ji)還需要額外的(de)處理過程,設備復雜。
市(shi)場上有琳(lin)瑯滿(man)目(mu)的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)品(pin)種,大多(duo)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)效(xiao)果(guo)尚可,抑泡(pao)(pao)(pao)(pao)作用(yong)(yong)不強,使(shi)顧客(ke)花(hua)費了金(jin)錢(qian),卻達不到想要(yao)(yao)的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)效(xiao)果(guo),以致(zhi)于令人不敢放心(xin)地使(shi)用(yong)(yong)或干(gan)脆放棄消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)。平時摻入(ru)混凝土(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)許多(duo)外加劑(ji)(ji)都有一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)引(yin)氣作用(yong)(yong),引(yin)入(ru)的(de)(de)氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)對混凝土(tu)(tu)(tu)的(de)(de)強度產生一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)副作用(yong)(yong),好(hao)的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)摻入(ru)混凝土(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)抑制或消(xiao)(xiao)(xiao)除混凝土(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)過多(duo)或有害氣泡(pao)(pao)(pao)(pao),可提(ti)(ti)高混凝土(tu)(tu)(tu)密實(shi)度,從而提(ti)(ti)高混凝土(tu)(tu)(tu)強度,因(yin)此(ci)研制出性能優良的(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)無疑十分(fen)重要(yao)(yao)與迫切。
聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)(mi)改性硅(gui)油(you)(you)(PESO)是(shi)生(sheng)(sheng)產以及應用最多(duo)(duo)的(de)(de)一(yi)類(lei)硅(gui)油(you)(you),其通(tong)過線(xian)型的(de)(de)二甲基(ji)硅(gui)油(you)(you)主鏈(lian)或者側鏈(lian)與(yu)聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)(mi)鏈(lian)相連(lian)接聚(ju)(ju)合而成(cheng)(cheng),是(shi)市場(chang)生(sheng)(sheng)產和應用最廣泛的(de)(de)改性硅(gui)油(you)(you)。這種硅(gui)油(you)(you)的(de)(de)分子(zi)結構中聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)(mi)鏈(lian)段中的(de)(de)氧原子(zi),與(yu)水(shui)(shui)作(zuo)用可(ke)以形成(cheng)(cheng)氫鍵,從而可(ke)溶(rong)解在水(shui)(shui)溶(rong)液中;聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷(wan)鏈(lian)段既不親(qin)水(shui)(shui)又不親(qin)油(you)(you),其主鏈(lian)上的(de)(de)烴基(ji)也(ye)不親(qin)水(shui)(shui)。因此,聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)(mi)鏈(lian)段和聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷(wan)鏈(lian)段通(tong)過硅(gui)氫加(jia)成(cheng)(cheng)反應生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)化學鍵連(lian)接在一(yi)起,形成(cheng)(cheng)一(yi)種性能獨(du)特的(de)(de)非離子(zi)表面活性劑。由于(yu)聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)(mi)種類(lei)繁多(duo)(duo),在加(jia)成(cheng)(cheng)反應時引入方式變化,就會生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)一(yi)系列(lie)不同的(de)(de)聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)(mi)改性硅(gui)油(you)(you),性能與(yu)功能各異,可(ke)以滿足多(duo)(duo)元化市場(chang)的(de)(de)需求。
PESO消泡劑結合了(le)聚醚的(de)水溶(rong)性(xing)和(he)有(you)(you)機(ji)硅(gui)低表面張力(li)(li)特點。它具(ju)有(you)(you)聚醚鏈段中親水性(xing)基團EO,疏水性(xing)基團PO,適(shi)當調節兩者比(bi)例,就會(hui)有(you)(you)很強的(de)低表面張力(li)(li),形成(cheng)很強的(de)消泡能力(li)(li)。
隨著PESO消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)研(yan)制工作(zuo)持續進行,涌現出許多(duo)新的(de)(de)(de)活性消(xiao)泡(pao)(pao)組(zu)(zu)分(fen),使得對復配消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)反應機理(li)及各組(zu)(zu)分(fen)的(de)(de)(de)協同效(xiao)應研(yan)究更加深入。因此成分(fen)單一、經濟效(xiao)益差(cha)的(de)(de)(de)消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)將逐漸被(bei)多(duo)功(gong)能、高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)復配型消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)所取代,這將會是消(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)(ji)市場(chang)的(de)(de)(de)未(wei)來趨勢。
在原有PESO基礎上(shang)引入新的(de)基團,如-NH2(氨(an)基)、Cn(H2O)m(糖類)及C6H5COC6H5(二苯甲酮)和(he)-COOH(羧基),可賦予PESO更多(duo)反(fan)應性和(he)多(duo)功(gong)能(neng)性。隨(sui)著(zhu)世界范圍(wei)內(nei)清潔生產的(de)呼(hu)聲越來越高,開發高效、綠色(se)、多(duo)功(gong)能(neng)表(biao)面活性劑(ji)新品(pin)種成(cheng)為PESO消泡劑(ji)發展的(de)主導方向。
理想(xiang)的(de)消(xiao)泡劑(ji)其物化性能必(bi)須滿足使用體(ti)系(xi)的(de)要求。一般(ban)地說,選擇消(xiao)泡劑(ji)時必(bi)須考慮(lv)下列要求:
(1)消(xiao)泡能力強,使用極少(shao)量(liang)時就(jiu)能有效(xiao)消(xiao)除泡沫;
(2)具有比被消泡體系更(geng)低(di)的表面張(zhang)力;
(3)消(xiao)泡劑加入(ru)以后不影響(xiang)被(bei)消(xiao)泡體系的基本性能;
(4)不溶于被(bei)(bei)消泡(pao)體(ti)系(xi),也(ye)不易被(bei)(bei)體(ti)系(xi)中(zhong)的表面活性(xing)劑(ji)所增溶;
(5)表面(mian)張力平衡性要好;
(6)不與被(bei)消泡介質(zhi)反應,也不會被(bei)其(qi)分解(jie)降解(jie),具有(you)良好的化學穩定性;
(7)具有(you)良好的(de)(de)擴(kuo)散性和滲透(tou)性,在(zai)泡沫介質(zhi)中具有(you)正的(de)(de)擴(kuo)散系數(shu),在(zai)泡沫表面有(you)很(hen)快的(de)(de)鋪(pu)展能力;
(8)耐熱性能好,在(zai)高溫時不會(hui)失去效力;
(9)具有良(liang)好(hao)的氣體溶(rong)解性和(he)透過性;
(10)在(zai)被消泡體系中(zhong)具有高的生理活性(xing)和安全性(xing),消泡劑本身為(wei)無毒性(xing)或低(di)毒性(xing)物質;
(11)具(ju)有低的化學(xue)需氧量(liang)(COD)、生化需氧量(liang)(BOD)和總需氧量(liang)(TOD);
(12)具有良好的貯存穩定性;
(13)具有(you)長(chang)時(shi)間的(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)效(xiao)應,有(you)的(de)消(xiao)(xiao)泡(pao)劑能(neng)迅(xun)速消(xiao)(xiao)泡(pao),但時(shi)間一長(chang)即失效(xiao);
(14)成本低;
(15)不(bu)增加表面(mian)活性劑水溶液的表面(mian)黏度。
消(xiao)泡(pao)(pao)劑很難(nan)同時達(da)到(dao)上述要求(qiu),只能(neng)(neng)在主要性(xing)能(neng)(neng)上滿足被(bei)消(xiao)泡(pao)(pao)體系的要求(qiu)。每一種消(xiao)泡(pao)(pao)劑,只能(neng)(neng)對某一體系或數(shu)種體系有效(xiao),同一種泡(pao)(pao)沫(mo)體系也可(ke)選用多種不同的消(xiao)泡(pao)(pao)劑,正因(yin)為如此,使用者應進行(xing)試驗,選用最有效(xiao)最經濟的消(xiao)泡(pao)(pao)劑。
消(xiao)泡劑的主要成(cheng)分一(yi)般(ban)為(wei)疏(shu)(shu)水顆(ke)粒(li)(li)、硅(gui)油(you)和(he)乳化(hua)劑,疏(shu)(shu)水顆(ke)粒(li)(li)吸附硅(gui)油(you),使有機(ji)硅(gui)在盡量(liang)少的情況下達到最(zui)大(da)的效(xiao)果(guo)(guo)。硅(gui)油(you)作為(wei)主要的消(xiao)泡介質,表面張(zhang)力很小,既不(bu)(bu)親(qin)油(you)也不(bu)(bu)親(qin)水,在體(ti)系中(zhong)懸浮,消(xiao)泡劑存在于(yu)泡沫壁中(zhong)間時,排開油(you)水相產(chan)生消(xiao)泡效(xiao)果(guo)(guo),同(tong)時硅(gui)油(you)有少量(liang)消(xiao)耗,當疏(shu)(shu)水顆(ke)粒(li)(li)外的硅(gui)油(you)完全被消(xiao)耗時,造(zao)成(cheng)泡沫體(ti)系渾濁(zhuo)。因此(ci)消(xiao)泡劑選用的疏(shu)(shu)水顆(ke)粒(li)(li)、硅(gui)油(you)、乳化(hua)劑用量(liang)和(he)成(cheng)色不(bu)(bu)同(tong),造(zao)成(cheng)了消(xiao)泡劑性(xing)能千差萬別。當消(xiao)泡劑的消(xiao)泡效(xiao)果(guo)(guo)好、抑(yi)泡時間長時,體(ti)系中(zhong)一(yi)般(ban)不(bu)(bu)會出現渾濁(zhuo)現象。
由于消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)不是溶解在(zai)(zai)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong),而(er)(er)是分(fen)(fen)散(san)在(zai)(zai)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong),所以消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)在(zai)(zai)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)散(san)均(jun)勻度(du)就顯得至關重要。當消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)均(jun)勻分(fen)(fen)散(san)在(zai)(zai)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)時(shi)(shi)(shi),對體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)明度(du)影響小,團聚(ju)成(cheng)較大顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間比較長,能在(zai)(zai)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)保持相當長的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間;當消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)在(zai)(zai)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)沒(mei)有(you)分(fen)(fen)散(san)均(jun)勻,而(er)(er)是以很多小顆粒團聚(ju)在(zai)(zai)一起時(shi)(shi)(shi),一方面會影響體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)明度(du),另一方面會使消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)團聚(ju)成(cheng)大顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間變短,這就導致(zhi)消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)加到體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)后出現渾濁,隔天(tian)漂(piao)油。為了避免漂(piao)油可(ke)采取的(de)(de)(de)(de)(de)方法有(you):將消(xiao)泡(pao)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)添加順序往(wang)前(qian)移;在(zai)(zai)加到體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)之前(qian)先(xian)進行稀釋(shi),稀釋(shi)劑(ji)(ji)可(ke)以是水或(huo)是體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)表面活性劑(ji)(ji)。
消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑中硅油(you)(you)的(de)(de)(de)性(xing)質決定了消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)(de)(de)抑泡(pao)時(shi)間(jian),硅油(you)(you)含量決定了消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑在使用中的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)耗周期(qi),硅油(you)(you)加入量過少(shao)會使消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)性(xing)能(neng)(neng)達不(bu)(bu)到(dao)要求值,加入量過多會影響(xiang)(xiang)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng),同時(shi)會降低(di)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)性(xing);消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑粒徑(jing)大(da)小決定了消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑的(de)(de)(de)耐過濾(lv)性(xing),粒徑(jing)太大(da)可能(neng)(neng)導致消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑易被過濾(lv),產生(sheng)漂(piao)油(you)(you),對抑泡(pao)產生(sheng)影響(xiang)(xiang);攪(jiao)拌時(shi)間(jian)也(ye)是消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)劑抑泡(pao)能(neng)(neng)力的(de)(de)(de)重要指標,攪(jiao)拌不(bu)(bu)充分可能(neng)(neng)會產生(sheng)渾濁、漂(piao)油(you)(you)、消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)泡(pao)能(neng)(neng)力減(jian)弱、抑泡(pao)時(shi)間(jian)變(bian)短。
酸堿穩(wen)定性(xing)(xing)。硅(gui)油能破壞液體(ti)表面張力(li),起到消(xiao)(xiao)除(chu)泡(pao)(pao)沫(mo)的效果(guo),如果(guo)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)耐酸堿性(xing)(xing)差會導致(zhi)硅(gui)油分解,從而導致(zhi)消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)能力(li)降低,甚至(zhi)失效,在體(ti)系(xi)(xi)中加入硅(gui)酸鹽一般會抑(yi)制其分解;消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)溶(rong)解性(xing)(xing)。某些化學成分使硅(gui)油溶(rong)解到體(ti)系(xi)(xi)中,這(zhe)樣消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)不再(zai)有消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)作(zuo)(zuo)用,而是作(zuo)(zuo)為表面活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)存在于體(ti)系(xi)(xi)中,體(ti)系(xi)(xi)泡(pao)(pao)沫(mo)比沒加消(xiao)(xiao)泡(pao)(pao)劑(ji)時更高。