消泡剂(英文名称Defoamers,Defoaming Agent)是一种助剂,其功能是消除在生产过程中物料形成的泡沫,
有机硅化物消泡剂(英文名称organic
硅 defoamer)其主要组分为叫做
硅油有机硅成分。有机硅消泡剂是一种白色粘稠的乳液。从60年代起就用于各工业领域,但大规模和全面的快速发展是从80年代开始的。作为有机硅消泡剂,其应用领域也十分广泛,越来越受到各行各业的重视。在化工、
造纸、涂料、食品、纺织、制药等工业部门有机硅消泡剂是生产过程中不可缺少的一种助剂,它不仅能够除去生产过程工艺介质液面上的泡沫,从而改善过滤、洗涤、
萃取、
蒸馏、蒸发、脱水、干燥等工艺过程的分离、气化、排液等效果,确保各类物料盛装、处理容器的容量。
作用原理
每当搅动液体或被通入气体时,就会在液体的表面积内部生成许多气泡,有的液体产生的气泡,很快破碎消失。有的液体不但不消失,而且越聚越多,形成泡沫。泡沫是一种有大量汽泡分散在液体中而形成的分散体系,其分散相为气体,连续相为液体。其中起泡液体所占的体积分数很小,泡沫占有很大的体积。气体被连续的液膜分隔开,形成大小不等的气泡,堆积而成泡沫。
能起泡的介质有如
表面活性剂,在气泡表面
吸附着定向排列的一层表面活性剂分子,当其达到一定浓度时,气泡壁就形成了一层坚固的薄膜。表面活性剂吸附在气液界面上,造成液面
表面张力下降,从而增加了气液接触面,这样气泡就不易合并。气泡的相对密度比液体本身小得多,当上升的气泡透过液面时,又把液面上的一层表面活性剂分子吸附上去。因此,暴露在空气中的吸附有
工业味精的
气泡膜和溶液里的气泡膜不一样,它包有两层表面活性剂分子,形成双分子膜,被吸附的表面活性剂对液膜具有保护作用。
消泡剂就是要破坏和抑制此薄膜的形成,消泡剂进入泡沫的双分子定向膜,破坏定向膜的力学平衡而达到破泡作用。
消泡剂必须是不溶于起泡介质的物质,它能以液滴、或包裹固体
质点的液滴、或固体质点的形式被分散到起泡的介质中。消泡剂比起泡介质有更低的
表面张力,能自发地进入液膜而使气泡破裂。
消泡剂易于在溶液表面铺展,自动在泡沫表面展开,会带走邻近表面的一层溶液,使液膜局部变薄,达到临界厚度,液膜破裂,泡沫破坏。消泡剂在溶液表面铺展越快,则使液膜变得越薄,泡沫破坏速度加快,消泡作用加强。因此,消泡的原因一方面在于易于铺展,
吸附的
消泡剂分子取代了
起泡剂分子,形成了强度较差的膜。同时在铺展过程中带走邻近表面层的部分溶液,使泡沫液膜变薄,降低了泡沫的稳定性,使之易于破坏。
一种优秀的消泡剂必须同时兼顾消、抑泡作用,即不但应该迅速使泡沫破坏,而且能在相当长的时间内防止泡沫生成。发生此种情况的原因,可能与溶液中起泡剂(
表面活性剂)的
临界胶束浓度是否超过有关。在超过的溶液中,消泡剂(一般为有机液体)有可能被增溶,以致于失去在表面铺展的作用,消泡效力大减。经过一段时间后,随着
消泡剂被逐步增溶,消泡效果相应减弱。
组分及功能
消泡剂一般是由多种不同功能的组分组成,即主要防泡剂、辅助防泡剂、载体、
乳化剂或展开剂、
稳定剂或配合剂。
(1)主要防泡剂:主要活性组分,通常是不溶性的颗粒状物质,如被
硅油处理过的疏水
二氧化硅、
脂肪胺、
石蜡等。
(2)辅助消泡剂:是起调节作用的活性组分,改善主消泡剂的表面效应,对主消泡剂起增效作用。如
脂肪醇、脂肪酸等。
(3)载体:对主要和辅助消泡剂起支持的作用,水就是最为方便和经济的载体
(4)乳化剂和展开剂:是使
消泡剂活性组分在起泡的介质中立即分散,更快更多地接触表面,从而提高消泡剂的展开效率。常用的
乳化剂有有机酯及
乙基氧化产品。
(5)
稳定剂与配合剂:是提高消泡剂稳定性和贮存时间的添加剂,
水基消泡剂的稳定剂常是一种
防腐剂,防止产品在贮存过程中被细菌破坏。配合剂常用的有
油酸、
己二醇等。
3有机硅消泡剂的活性组分和性能:
(1)活性组分:有机硅消泡剂的主要组分是由在室温下能保持液态的线状聚
硅氧烷(英文名:Polysiloxane,Silicones)(又称
硅油)作为活性剂,聚硅氧主要有以下类型;
硅油常温下是不挥发的油状液体,在水、动植物油及
矿物油中不溶,或
溶解度很小,既能耐高温,也能耐低温。
化学性能惰性,物理性性能稳定,无生物活性。
(2)有机硅消泡剂的性能:有机硅消泡剂具有破泡、脱泡和抑泡三种功能。
(3)有机硅消泡剂的特性
产品优点
(1)应用面广:由于
硅油特殊的化学结构,既不与水或含
极性基团的物质相溶,也不与烃类或含
烃基的
有机化合物相溶。由于硅油对各类物质的不溶性,因而应用面广,既使用水体系消泡,又可在油体系中使用。
(2)
表面张力小:硅油的表面能力一般为20-21达因/厘米,比水(72达因/厘米)及一般起泡液的表面张力都小,消泡效能好。
(3)热稳定性好:以常用的
聚二甲基硅氧烷为例,它长时间可耐150℃,短时间可耐300℃以上,其Si-O键不分解。就确保了有机硅消泡剂可在广阔的温度范围内使用。
(4)
化学稳定性好:由于Si-O键比较稳定,所以
硅油的化学稳定性很高,很难与其它物质发生化学反应。因此,只要配制合理,有机硅消泡剂允许在含酸、碱、盐的体系中使用。
(5)生理惰性:硅油已被证明对人畜没有毒性,其半致死剂量大于34克/公斤。所以有机硅消泡剂(在适宜无毒
乳化剂等搭配下)可安全地用于食品、医疗、医药及化妆品等工业上。
(6)消泡力强:有机硅消泡剂不仅能有效地破除已经生成的泡沫,而且可以显着地抑制泡沫,防止泡沫的生成。它的使用量很少,只要加入起泡介质重量的百万分之一(1ppm),即能产生消泡效果。其常用范围是1至100ppm。不但成本低,而且不污染被消泡的物质。
聚醚产品
聚醚多元醇改性
有机硅化物,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
聚二甲基硅氧烷为主要成分,匹配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。
在硅醚
共聚物的分子中,
硅氧烷段是亲油基,
聚醚多元醇段是亲
水基。聚醚链段中聚
环氧乙烷链节能提供
亲水性和起泡性,聚环氧乙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
有机硅化物的特性。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。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。
为改善用于
水基彩釉玻璃、涂料、
切削液等亲油性,在
聚醚多元醇改性有机硅的
共聚物分子中部分
甲基用长链
烷基取代,可以更有效地发挥消泡效果。为使在浊点温度以下也能有较好的消泡性,商品自乳化型消泡剂中通常都配有
聚二甲基硅氧烷———
白炭黑膏状物,这时在浊点温度下聚醚改性
有机硅表面活性剂又可作为二甲基硅油的
乳化剂而发挥分散、乳化作用。
用途
1、本品可广泛用于
红霉素、洁霉素、
阿维菌素、
庆大霉素、
苄青霉素、
土霉素、四环霉、
泰乐菌素、
谷氨酸、
赖氨酸、
柠檬酸、
黄原胶等发酵工业消泡、抑泡,2、广泛应用于纺织、印染、涂料、
染料、
造纸、
彩釉玻璃、油田、
污水处理、
制糖、
食品加工等领域的消泡抑泡。
性能特点:本品是采用进口原料,专为高温、高压、酸碱等使用条件苛刻的环境而研制的长效抑泡型
聚醚多元醇改性有机硅消泡剂。本品选择
亲水性强,抑泡持久的聚醚
共聚物和
疏水性强、破泡迅速的聚
硅氧烷为主要成分复配生产。本品不同于一般的乳液
消泡剂,它具有自乳化特性,在经受高温灭菌后,能自动恢复乳液状态,不会在发泡体系中破乳、漂油、分层,具有耐高温、高压,耐酸、碱,搞
剪力,消泡迅速,抑泡持久的极佳性能。由于采用了高效
分散剂,在发泡体系中分散均匀,消泡、抑泡效果显著,与同规格普通有机硅消泡剂相比,仅需60%用量即可达到消泡、抑泡要求,
性价比较高。同时,本品在中常温和常规使用条件下的消泡、效能同样卓越,在发酵行业中可替代聚醚消泡剂。
产品用途
有机硅
消泡剂用途和应用领域广泛,在
红霉素、洁霉素、
阿维菌素、
庆大霉素、
苄青霉素、
土霉素、四环霉、
泰乐菌素、
谷氨酸、
赖氨酸、
柠檬酸、
黄原胶等发酵工业中用作消泡剂。也用于纺织、印染、涂料、
染料、
造纸、
彩釉玻璃、油田、
污水处理等领域。在印染中使用时,与染浴中添加剂有良好的配伍性,而且不影响色光和染色牢度。
有机硅化物用作喷染消泡剂,已有不少文献报道。老的染色工艺,一般应用二甲基聚硅氧烷消泡剂,就可达到满意的消泡剂效果,并保证染色均匀。但新的染色工艺,使用了高温高压机械,在这种机械里,被染物受染色液的喷射而运动,同时被染色。虽产生的泡沫可由普通的有机硅
消泡剂消泡,但在高温高压下,一般的
硅氧烷消泡剂会产生薄膜状沉淀而使被染物产生斑点。应用嵌段
共聚物就能克服以上缺点,因为这些消泡剂组分能溶于冷水,而不溶于热水,所以能起消泡作用。但只用这种共聚物消泡剂的消泡效果不令人满意,若在共聚物中加入一定量的雾状SiO2,就可达到令人满意的消泡效果,并生产出染色均匀的织物。用于
聚对苯二甲酸乙二醇酯织物高温染色工艺、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
彩釉玻璃等体系的消泡,也适用于印刷行业感光
没药树制版后,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。
包装贮运
25kg塑料桶或200kg内涂塑铁桶包装;贮于阴凉处,按无毒、非危险品运输,注意防冻。
参考资料
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