10.24 有機硅消泡劑那些事兒

有機硅消泡劑那些事兒

工業生產中, 泡沫無處不在:各類加工液的機槽;各類工業清洗池;各類工業和農業產品及製劑中;石油化工的各個生產環節中, 水處理等等。

泡沫, 給工業生產帶來種種問題:為了防止泡沫溢出, 投料係數被迫降低 30%~ 50%;泡沫溢出導致原材料的浪費;泡沫佔據空間, 影響反應速度, 生產週期被迫延長;泡沫會影響產品品質, 如塗料, 塑膠製品;泡沫的產生, 對工業生產穩定性產生影響, 造成操作波動, 質量不穩定。

針對泡沫問題, 最直接的解決方式就是使用消泡劑。

消泡劑應具備下述性質:

1、消泡力強,用量少;

2、加入後不影響體系基本性質;

3、表面張力小;

4、與表面平衡性好;

5、擴散性、滲透性好;

6、耐熱耐酸耐鹼好;

7、化學性穩定、耐氧化性強;

8、氣體溶解性,透過性好;

9、在起泡溶液中溶解性小;

10、生理安全性高。

有機硅消泡劑那些事兒

消泡劑發展歷程中,主要分為四個階段

第一階段消泡劑:主要是由各種有機物構成,如:脂肪酸、礦物油、脂肪酰胺、低級醇類等。這種消泡劑多數為天然物質,對環境汙染小,價格低廉。由於消泡性能比較弱,對於大量泡沫的情況不能滿足生產的要求。

第二階段消泡劑:聚醚類消泡劑 CnH(2n+1)O(EO)a(PO)bH,聚氧乙烯基鏈段(EO)是親水基;聚氧丙烯基鏈段(PO)是親油基。這種消泡劑抑泡性能好,無毒、無刺激,並且具有良好的分散性。在實際生產中調節聚醚的相對分子量和聚醚鏈段中EO、PO 的比例,來滿足各個生產領域的需求。目前市場上存在的聚醚型消泡劑主要有直鏈聚醚、醚胺、脂肪醇聚醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、等聚醚衍生物。

第三階段消泡劑:有機硅消泡劑,這類消泡劑較前兩者消泡性能更佳。通常,分子量較大的硅油在表面活性劑溶液中不溶,而對於小分子硅油很容易被表面活性劑分子增溶,從而改變了消泡劑的組成,使消泡性能減弱。對於硅油復配的消泡劑,不溶於水也不溶於礦物質油中,因此抑泡能力較強,同時也大大增強其破泡效果。由於 Si-O 鍵和 Si-C 鍵相對比較穩定,允許在含有少量酸、鹼、鹽的體系中使用。工業生產中常用的有機硅消泡劑,多數是在硅油中添加分散助劑製得的一類硅油二次加工製品,那些都屬於液體混合物。混合物從外觀和流動性上主要分為硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固體型五類。

第四階段消泡劑:聚醚改性硅油消泡劑,在前幾代消泡劑的基礎上,力求把聚醚、有機硅的優點整合,將聚醚鏈段引入硅油鏈段上,具有更強的消泡、抑泡性能。聚醚改性硅油屬於新型的特種有機硅表面活性劑,採用含有雙鍵的聚醚與低含氫硅油通過加成反應而成,是一種性能獨特的有機硅非離子表面活性劑,其既保留了硅油的耐高低溫性、耐候性、脫模性、憎水性以及生理惰性等性能,又具有聚醚無刺激性、高表面活性及易於分散的特性。由於聚醚改性硅油具有良好的耐熱性、抗剪切性及耐酸、鹼性能,且無毒無味、儲存穩定,因而被廣泛應用。

有機硅消泡劑作用機理

有機硅消泡或抑泡的能力,是由於它具有的很低的表面張力。有機硅化合物(硅油)干擾氣液界的表面張力,導致消泡效果。

消泡劑的機能,也有按破泡、脫泡、抑泡三種機理進行定義。

破泡:相對於泡沫,從空氣側進入泡中,將泡合一破壞。

抑泡:從液體側進入泡中,將泡合一破壞。

脫泡:從氣泡的界面侵入泡中,令氣泡合一浮出液麵。

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有機硅消泡劑種類

1、水乳劑型消泡劑

以聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)為主體,及白炭黑複合物,在表面活性劑(乳化劑)的作用下製備成O/W型各種不同濃度的水乳消泡(適合水性介質消泡場合)或製成高濃度硅膏,用時採用塗抹法或臨時稀釋後使用。

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二甲基硅油結構式

2、油體系消泡劑

藉助溶劑攜帶硅油並分散到起泡液中。溶劑擴散,硅油或微滴發揮消泡作用(一般高、低粘度硅油調合)或製成硅油/礦物油分散體。石油工業需要大量有機硅表面活性劑作破乳劑用。

3、固體粉劑消泡劑

含質量分數2%~5%有機硅消泡成分及質量分數98%~50%的粉狀固體載體。

4、消泡棒

硅油、磺酸鈉鹽及蠟的製劑。

5、自乳化自分散型消泡劑

以聚硅氧烷與聚醚共聚的有機硅表面活性劑,在聚硅氧烷分子鏈上引入親水基(聚醚改性硅油),可顯著改善有機硅在水中的分散性,或成自乳化狀,成為一類專門的消泡劑,在濁點以上消泡,適合高溫高壓噴射染色等消泡。

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聚醚改性硅油結構式

“自乳化型”消泡劑耐熱、機械穩定性,耐酸、鹼,苛刻條件下消泡,如聚酯纖維高溫染色,二乙醇胺水溶液脫硫體系,各種油劑切削液,不凍液等體系消泡。

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