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什么是消泡劑及其分類的介紹 |
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常見消泡劑的種類在工業(yè)生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生許多有害泡沫，需要添加消泡劑。消泡劑的種類很多，有機(jī)硅氧烷、聚 醚、硅和醚接枝、含胺、亞胺和酰胺類的，具有消泡速度更快，抑泡時(shí)間更長，適用介質(zhì)范圍更廣，甚至苛刻介質(zhì)環(huán)境如高溫、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的特點(diǎn)。
消泡劑廣泛應(yīng)用于清除膠乳、紡織上漿、食品發(fā)酵、生物醫(yī)藥、涂料、 石油化工、造紙、工業(yè)清洗等行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害泡沫。 1、天然油脂（即豆油、玉米油等） 優(yōu)點(diǎn)：來源容易，價(jià)格低，使用簡單； 缺點(diǎn)： 如貯存不好，易變質(zhì)，使酸值增高。 2、 高碳醇 高碳醇是強(qiáng)疏水弱親水的線型分子，在水體系里是有效的消泡劑。
七十年代初前蘇聯(lián)學(xué)者在陰離子、 陽離子、非離子型表面活性劑的水溶液中試驗(yàn)，提出醇的消泡作用，與其在起泡液中的溶解度及擴(kuò)散程度 有關(guān)。C7~C9 的醇是最有效的消泡劑。 C12~C22 的高碳醇借助適當(dāng)?shù)娜榛瘎┡渲瞥闪６葹?4~9?m，含量為20~50%的水乳液，即是水體系的消泡劑。 還有些成酯，如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素發(fā)酵中具有消泡作用，后者還可作為前體。
3、聚醚類消泡劑 種類挺多，主要有以下幾種： a.GP 型消泡劑以甘油為起始劑，由環(huán)氧丙烷，或環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物進(jìn)行加成聚合而制成的 GP 型的消泡劑親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，所以宜使用在稀薄的發(fā)酵液中。它的抑泡能力比消泡能力優(yōu)越 ，適宜在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入，以抑制整個(gè)發(fā)酵過程的泡沫產(chǎn)生。 b.GPE 型消泡劑即泡敵在 GP 型消泡劑的聚丙二醇鏈節(jié)末端再加成環(huán)氧乙烷，成為鏈端是親水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油，也叫。按照環(huán)氧乙烷加成量為 10%，20%，……50%分別稱為 GPE10，GPE20，……GPE50。 GPE 型消泡劑親水性較好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，但溶解度也較大，消泡活性維持時(shí)間短，因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好。 c.GPES 型消泡劑：有一種新的聚醚類消泡劑，在 GPE 型消泡劑鏈端用疏水基硬脂酸酯封頭，便形成 兩端是疏水鏈，當(dāng)中間隔有親水鏈的嵌段共聚物。這種結(jié)構(gòu)的分子易于平臥狀聚集在氣液界面，因而表面 活性強(qiáng)，消泡效率高。
4、硅類 最常用的是聚二甲基硅氧烷，也稱二甲基硅油。它表面能低，表面張力也較低，在水及一般油中的溶 解度低且活性高。它的主鏈為硅氧鍵，為非極性分子。與極性溶劑水不親和，與一般油的親和性也很小。 它揮發(fā)性低并具有化學(xué)惰性，比較穩(wěn)定且毒性小。純粹的聚二甲基硅氧烷，不經(jīng)分散處理難以作為消泡劑。 可能是由于它與水有高的界面張力，鋪展系數(shù)低，不易分散在發(fā)泡介質(zhì)上。因此將硅油混入 SiO2 氣溶膠， 所構(gòu)成的復(fù)合物，即將疏水處理后的 SiO2 氣溶膠混入二甲基硅油中，經(jīng)一定溫度、一定時(shí)間處理，就可制得。 有機(jī)硅消泡劑系由硅脂、乳化劑、防水劑、稠化劑等配以適量水經(jīng)機(jī)械乳化而成。其特點(diǎn)是表面張力小，表面活性高，消泡力強(qiáng)，用量少，成本低。它與水及多數(shù)有機(jī)物不相混溶，對大多數(shù)氣泡介質(zhì)均能消泡。它具有較好的熱穩(wěn)定性，可在 5℃-150℃寬廣的溫度范圍內(nèi)使用；其化學(xué)穩(wěn)定性較好，難與其他物質(zhì)反應(yīng)，只要配置適當(dāng)，可在酸、堿、鹽溶液中使用，無損產(chǎn)品質(zhì)量；它還具有生理惰性 LD250g/Kg 鼠， 通常用于食品和醫(yī)藥行業(yè)。它對所有氣泡體系兼具有抑泡、破泡功能，隸屬廣譜型消泡劑范疇。它被廣泛用于洗滌劑、造紙、紙漿、制糖、電鍍、化肥、助劑、廢水處理等生產(chǎn)過程中的消泡。
在石油工業(yè)中，它被大量用于天然氣的脫硫，加速油氣分離；它還被用于乙二醇的干燥、芳香烴的萃取、瀝青的加工、潤滑 油的脫蠟等裝置中控制或抑制氣泡。在紡織工業(yè)中，它用于染色、精練、上漿等過程中的消泡；在化學(xué)工 業(yè)中它被用于合成樹脂、膠乳、涂料、油墨等過程中的消泡；在食品工業(yè)中它被用于各種濃縮、發(fā)酵、蒸 餾過程的消泡�？蓪⒐柚吭阱伇谏�、出口處或涂在金屬網(wǎng)上，進(jìn)行消泡。將硅脂配成溶液，可用于油相 系統(tǒng)消泡。將硅脂加低粘度硅油配成水乳液，可用于多種水相系統(tǒng)消泡。在醫(yī)學(xué)上，通常用于患者術(shù)前、 X 光和胃鏡檢查前清除臟器或胃內(nèi)器官的脹氣。 消泡劑大致可分兩類:一類能消除已產(chǎn)生的氣泡,如乙醇等;另一類則能抑制氣泡的形成如乳化硅油等。 我國許可使用的消泡劑有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚 氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯
5、聚醚改性硅結(jié)合了聚醚跟有機(jī)硅消泡劑二者的優(yōu)點(diǎn)，具有無毒無害，對菌種無害，添加量極少，是一種高性價(jià)比 的產(chǎn)品。 有機(jī)硅消泡劑的消泡機(jī)理 泡沫經(jīng)常伴隨著人們的生活和生產(chǎn)，有時(shí)需要利用泡和泡沫，像浮選、滅火、除塵、洗滌、制造泡 沫陶瓷和塑料等；但有的場合卻需要消除泡和泡沫，如發(fā)酵、涂料、造紙、印染、排除體內(nèi)器官脹氣、鍋 爐用水、廢水處理及棱鏡(或玻璃)的制造等。平常喝啤酒時(shí)由于震動(dòng)啤酒中的二氧化碳轉(zhuǎn)變成氣態(tài)致使啤 酒出現(xiàn)大量泡沫，這是啤瓶中加一滴油就可以消泡，這其實(shí)就是利用了消泡劑的原理。 一般而言，純水和純表面活性劑不起泡，這是因?yàn)樗鼈兊谋砻婧蛢?nèi)部是均勻的，很難形成彈性薄膜， 即使形成亦不穩(wěn)定，會瞬間消失。但當(dāng)溶液中有表面活性劑的存在，氣泡形成后，由于分子間力的作用， 其分子中的親水基和疏水基被氣泡壁吸附，形成規(guī)則排列，其親水基朝向水相，疏水基朝向氣泡內(nèi)，從而在氣泡界面上形成彈性膜，其穩(wěn)定性很強(qiáng)，常態(tài)下不易破裂。
泡沫的穩(wěn)定性與表面粘性和彈性、電斥性、 表面膜的移動(dòng)、溫度、蒸發(fā)等因素有關(guān)。 再者，氣泡與液體的表面張力反變相關(guān)，其張力愈小，則愈易起泡。在生活和生產(chǎn)中，很多時(shí)候泡 沫的出現(xiàn)，給人們帶來諸多不便，故必須消泡。 凡能破壞泡沫穩(wěn)定性的因素，均可用于消泡。消泡涵蓋“抑 泡”和“破泡”兩重因素。有機(jī)硅消泡劑即具備這樣的功能，它能降低水、溶液、懸浮液等的表面張力，防止 形成泡沫，或使原有泡沫減少，通常具有選擇性作用。 一般物理消泡法難于瞬間消泡，而化學(xué)和界面消泡，則十分快捷、便當(dāng)、高效。 概而言之，消泡劑 是指具有化學(xué)和界面化學(xué)消泡作用的藥劑。
作為消泡劑，有低碳醇、礦物油、有機(jī)極性化合物及硅樹脂等。 其形態(tài)有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作為消泡劑均具消泡力強(qiáng)、化性穩(wěn)定、生理惰性、耐熱、耐氧、 抗蝕、溶氣、透氣、易擴(kuò)散、易滲透、難溶于消泡體系且無理化影響、消泡劑用量少、高效等特點(diǎn)。 消泡劑品種繁多，用途廣泛。消泡劑“抑泡”、“破泡”過程是：當(dāng)體系加入消泡劑后，其分子雜亂無章 地廣布于液體表面，抑制形成彈性膜，即終止泡沫的產(chǎn)生。當(dāng)體系大量產(chǎn)生泡沫后，加入消泡劑，其分子 立即散布于泡沫表面，快速鋪展，形成很薄的雙膜層，進(jìn)一步擴(kuò)散、滲透，層狀入侵，從而取代原泡膜薄 壁。由于其表面張力低，便流向產(chǎn)生泡沫的高表面張力的液體，這樣低表面張力的消泡劑分子在氣液界面 間不斷擴(kuò)散、滲透，使其膜壁迅速變薄，泡沫同時(shí)又受到周圍表面張力大的膜層強(qiáng)力牽引，這樣，致使泡沫周圍應(yīng)力失衡，從而導(dǎo)致其“破泡”。不溶于體系的消泡劑分子，再重新進(jìn)入另一個(gè)泡沫膜的表面，如此 重復(fù)，所有泡沫，全部覆滅。 如何正確選擇消泡劑 涂料生產(chǎn)和施工都會不同程度地產(chǎn)生氣泡，氣泡的產(chǎn)生防礙生產(chǎn)、施工的順利進(jìn)行，同時(shí)給成品涂 膜帶來缺陷。正確選用合適的消泡劑可以保證涂料生產(chǎn)和施工的正常進(jìn)行。 消泡劑的任務(wù)：破壞氣泡表面液膜，阻止泡的形成和促使泡的破滅。消泡劑用于大泡，微泡需脫氣、 消泡一起使用。
消泡劑特點(diǎn)：消泡劑不溶于介質(zhì)，但能以微滴形式進(jìn)入并分散于介質(zhì)，消泡微滴最有效的直徑相當(dāng)于泡沫壁的厚度。 消泡劑組成：水性建筑涂料用消泡劑分非硅類和含硅類，常規(guī)消泡劑由以下組分組成： 活性物質(zhì)：起破泡消泡作用，表面張力小。代表物有動(dòng)植物油、疏水二氧化硅、高級醇等。 擴(kuò)散劑：潤濕乳化劑，保證消泡微滴擴(kuò)散接觸到氣泡膜并鋪展。有基酚聚氧乙烯醚、皂鹽 等。 載體：有助于活性物質(zhì)和起泡體系結(jié)合，易于分散到起泡體系，把兩者結(jié)合起來，其本身表面張力 低，有助于抑泡，且可以降低成本。
消泡劑消泡所必須具備的兩個(gè)條件：滲透因子：E= γ 1＋γ12-γ3 ＞0, 保證消泡劑滲透到泡沫壁； 鋪展因子 S=γ1-γ12-γ3 ＞0，保證消泡劑微滴在泡沫介質(zhì)中的擴(kuò)散鋪展，消泡劑消泡的全過程見右圖。 消泡劑應(yīng)用中需要注意的問題：消泡劑多為幾種不同性質(zhì)和作用的物質(zhì)混合而成，在儲運(yùn)中分層， 為保證消泡良好使用前要攪拌均勻，COGNIS 新型分子級消泡劑 Foam Star 30、Foam Star 34、Foam Star 36 無分層現(xiàn)象，使用方便。Foam Star 36 在高乳液體系高、低黏度的拉毛涂料中有良好的消泡效果。 | |
