有机硅消泡剂的那些事之基础篇

现代工业生产中, 泡沫无处不在：各类加工液的机槽；各类工业清洗池；各类工业和农业产品及制剂中；石油化工的各个生产环节中, 水处理等等。

 

泡沫, 给工业生产带来种种问题：为了防止泡沫溢出, 投料系数被迫降低 30%~ 50%； 泡沫溢出导致原材料的浪费；泡沫占据空间, 影响反应速度, 生产周期被迫延长；泡沫会影响产品品质, 如涂料, 塑胶制品；泡沫的产生, 对工业生产稳定性产生影响, 造成操作波动, 质量不稳定。

 

针对泡沫问题, 最直接的解决方式就是使用消泡剂。

 

 

 

有机硅消泡剂的作用机理

有机硅消泡或抑泡的能力，是由于它具有的很低的表面张力。有机硅化合物（硅油）干扰气液界的表面张力，导致消泡效果。

 

当有机硅加到泡沫介质中时，硅油的小颗粒落到泡的表面，同时有效地降低接触点的表面张力，在泡外皮引起一个薄弱点，从而引起破泡。

 

最佳消泡活性标准可以如此描述：游离的硅油小粒子必须完全地、尽可能快地和有效地分散到活动区内。硅油借助于生产加工时加入的比例很小，表面积很大的SiO2填料作用，而迅速分散，并在SiO2粒子接触点外引起破乳破泡，挤在一起的泡沫由于临近处泡沫的破裂，引起不稳定态，加快引起连续破泡的效果，至最后达到稳定态。如果是乳液状消泡剂，乳液太稳定，将减少消泡作用。稳定性差时，有较大活性。因此，需要在稳定性和活性之间加以平衡，并选择在水相及油相中溶解度低，而又具有极高活性的有机硅化合物。

 

消泡剂的机能，也有按破泡、脱泡、抑泡三种机理进行定义。

 

破泡：相对于泡沫，从空气侧进入泡中，将泡合一破坏。

抑泡：从液体侧进入泡中，将泡合一破坏。

脱泡：从气泡的界面侵入泡中，令气泡合一浮出液面。

 

 

消泡剂的作用示意图

 

消泡剂有油型、溶液型、乳液型，固体粉末型及复合型等，均应具备下述性质：

1、消泡力强，用量少；

2、加入后不影响体系基本性质；

3、表面张力小；

4、与表面平衡性好；

5、扩散性、渗透性好；

6、耐热耐酸耐碱好；

7、化学性稳定、耐氧化性强；

8、气体溶解性，透过性好；

9、在起泡溶液中溶解性小；

10、生理安全性高。

 

有机硅消泡剂种类

1、水乳剂型消泡剂

以聚二甲基硅氧烷（二甲基硅油）为主体，及白炭黑复合物，在表面活性剂（乳化剂）的作用下制备成O/W型各种不同浓度的水乳消泡（适合水性介质消泡场合）或制成高浓度硅膏，用时采用涂抹法或临时稀释后使用。

 

二甲基硅油结构式

 

2、油体系消泡剂

借助溶剂携带硅油并分散到起炮液中。溶剂扩散，硅油或微滴发挥消泡作用（一般高、低粘度硅油调合）或制成硅油/矿物油分散体。石油工业需要大量有机硅表面活性剂作破乳剂用。

 

3、固体粉剂消泡剂

含质量分数2%~5%有机硅消泡成分及质量分数98%~50%的粉状固体载体。

 

4、消泡棒

硅油、磺酸钠盐及蜡的制剂。

 

5、自乳化自分散型消泡剂

以聚硅氧烷与聚醚共聚的有机硅表面活性剂，在聚硅氧烷分子链上引入亲水基（聚醚改性硅油），可显著改善有机硅在水中的分散性，或成自乳化状，成为一类专门的消泡剂，在浊点以上消泡，适合高温高压喷射染色等消泡。

 

聚醚改性硅油结构式

 

“自乳化型”消泡剂耐热、机械稳定性，耐酸、碱，苛刻条件下消泡，如聚酯纤维高温染色，二乙醇胺水溶液脱硫体系，各种油剂切削液，不冻液等体系消泡。