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四川省自貢市沿灘區(qū)高新工業(yè)園區(qū)金川路33號
消泡劑的應(yīng)用與發(fā)展
時間:2017-09-27 來源:鑫海達 瀏覽:
泡沫廣泛存在于人們生活與生產(chǎn)之中,過量的泡沫會給工業(yè)生產(chǎn)和加工帶來很多不便,給工業(yè)生產(chǎn)帶來困難,甚至會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。
泡沫成因
泡沫的產(chǎn)生是在機械力作用下,使不溶性氣體進入到液體中,并被液體相互隔離成非均勻體系,從而形成大量氣—液界面的結(jié)果。因為氣相的密度小于液相的密度小于固相的密度,所以就會有氣相隨著浮力的作用下向液面移動的現(xiàn)象,產(chǎn)生兩相泡沫或三相泡沫。起泡液幾乎都是溶液,純凈液體一般不起泡。如果攪拌液體時,液體表面得產(chǎn)生一層較穩(wěn)定的液膜,這時氣體無法一直向外逃逸,產(chǎn)生的氣泡聚集就會成為泡沫,這種被隔離的氣泡聚集物就是俗稱的泡沫。泡沫的穩(wěn)定對液相的粘度大小、表面彈性作用、表面流變性都會有很大的因素,一般很難得到穩(wěn)定并持久的泡沫。
泡沫的消除方法主要有化學法、物理法和機械法。化學消泡法就是在生產(chǎn)過程中加入化學物質(zhì)(消泡劑)消除泡沫;物理消泡法利用靜置、加溫或減壓來消除泡沫;機械消泡法就是采用機械力使泡沫破裂。物理法和機械法操作簡單,但被動,只治標而不治本,且效果不理想。目前使用最廣泛使用的是化學消泡法,即使用消泡劑控制生產(chǎn)過程中泡沫的形成和破除已形成的泡沫。
消泡劑的消泡機理
雖然消泡劑的使用由來已久,但對不同消泡體系需要不同類型的消泡劑,并且因化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同,消泡劑的作用機理至今也沒有一致的看法。現(xiàn)在普遍被人們所接受的消泡劑機理,有以下3種:
(1)羅斯假說,將消泡劑添加到起泡體系,消泡劑分子就會靠近泡沫。
首先消泡劑附著在泡沫液膜上開始侵入,逐漸在泡膜上擴展開來,使得泡膜局部厚度驟減,最終導致氣泡合并或破滅。
(2)疏水固體顆粒的消泡機理,起泡液中添加疏水固體顆粒后,疏水顆粒會立即吸附起泡液中表面活性劑的親水端,使得疏水顆粒的最外層變?yōu)楸砻婊钚詣┑挠H水端,具有親水性,進入水相,疏水固體顆粒大量吸附起泡體系的表面活性劑,使得起泡液中表面活性劑的濃度驟降,致使泡沫破裂。但這種消泡機理不能解釋其他消泡劑的作用機理,過于片面。
(3)“橋連-拉伸”機理和“橋連-排濕”機理。是現(xiàn)如今較為完備的消泡機理
“橋連—拉伸”機理:消泡劑的表面張力遠遠低于液膜的表面張力,消泡劑的液滴得以在液膜表面持續(xù)鋪展、深入,泡沫局部液膜繼續(xù)變薄,最終形成油在水中間的橋連,油相、水相的表面張力相差甚遠,油相在周圍水相不斷地牽引下,拉長變薄,形變超過一定范圍后,液膜被破壞,導致泡沫破裂。
“橋連—排濕”機理:向起泡液中加入固體疏水顆粒消泡劑后,消泡劑立即在泡沫體系中分布開來,疏水顆粒固定在泡沫液膜表面,當固體顆粒與液膜之間具有足夠的疏水角,固體顆粒與周圍的液膜有著相反接觸面,成為周圍液膜之間的橋連,最終能穿破泡沫液膜,進入到泡沫中去。
消泡劑的發(fā)展歷程
消泡的涵義主要是兩方面,一是“破泡”,即消除已經(jīng)產(chǎn)生的泡沫;二是“抑泡”,即阻止泡沫的生成。好的消泡劑往往同時兼具優(yōu)良的破泡及抑泡能力。
消泡劑主要經(jīng)歷了四個發(fā)展階段:
第一代消泡劑,主要由各種有機物構(gòu)成,如:脂肪酸、礦物油、脂肪酰胺、低級醇類等。此類消泡劑多為天然物質(zhì),價格低廉,對環(huán)境污染小。但消泡性能比較弱,對于大量泡沫的情況不能滿足生產(chǎn)的要求。
第二類是聚醚類消泡劑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。聚醚類消泡劑抑泡性能好,無毒、無刺激,并且具有良好的分散性。在實際生產(chǎn)中調(diào)節(jié)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(chǎn)領(lǐng)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。
第三類是以聚二甲硅氧烷為主體的有機硅消泡劑,聚二甲硅氧烷分子由Si-O-Si鏈和甲基、乙基等有機基團組成,因而具有比較特殊的化學性質(zhì),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,而對于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。對于硅油復(fù)配的消泡劑,不溶于水也不溶于礦物質(zhì)油中,因此抑泡能力較強,同時也大大增強其破泡效果。由于Si-O鍵和Si-C鍵相對比較穩(wěn)定,允許在含有少量酸、堿、鹽的體系中使用。國內(nèi)基本集中于這一類消泡劑上的研究和應(yīng)用。工業(yè)生產(chǎn)中常用的有機硅消泡劑,多數(shù)是在硅油中添加分散助劑制得的一類硅油二次加工制品,那些都屬于液體混合物。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。
第四類消泡劑是聚醚改性硅油消泡劑,在前幾代消泡劑的基礎(chǔ)上力求把聚醚、有機硅的優(yōu)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。聚醚改性硅油屬于新型的特種有機硅表面活性劑,采用含有雙鍵的聚醚與低含氫硅油通過加成反應(yīng)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、高表面活性及易于分散的特性,聚硅氧烷鏈段親油,聚醚鏈段親水,這就造就了聚醚改性硅油既能溶于水相也能溶于油相,因此可作為有機硅表面活性劑使用;聚醚鏈段還可以作為乳化劑使乳液的性能保持穩(wěn)定,有很好的分散性能。因此,聚醚改性硅油在水體系中有持久的消泡效果。由于聚醚改性硅油具有良好的耐熱性、抗剪切性及耐酸、堿性能,且無毒無味、儲存穩(wěn)定,因而被廣泛應(yīng)用,尤其是在硅油消泡劑難以解決時進行應(yīng)用。
聚醚改性硅油的消泡機理最好的體現(xiàn)了橋連-拉伸”機理和“橋連-排濕”機理。“橋連—拉伸”機理基于硅油獨特的低表面張力極易鋪展的特點,指出消泡劑液滴能夠產(chǎn)生不同程度的變形,但該機理難以說明硅膏與純硅油區(qū)別;“橋連—排濕”機理基于硅油的親油性,能夠說明低粘度聚醚改性硅油的作用原理。
消泡劑存在的問題和發(fā)展趨勢
我國對于消泡劑的研究起步較晚,在上個世紀七十年代以后,開始從事于聚醚改性硅油的開發(fā)和應(yīng)用,幾十年的研究,我國消泡劑產(chǎn)業(yè)取得很大的進展,需求也呈快速上升趨勢,但同國外已經(jīng)進入成熟期相比,還存在很大的差距。國產(chǎn)消泡劑的更新?lián)Q代還是不能跟上工業(yè)發(fā)展的步伐。國內(nèi)對于Si-C型聚醚改性硅烷的供應(yīng)主要是依靠進口這一渠道,因為相比于國外的Si-C型聚醚改性硅油的研究,我國對其進行的研究則要匱乏很多,基本上沒有新的產(chǎn)品和新的工藝出現(xiàn),一方面是因為,能夠生產(chǎn)特種聚醚和特種含氫硅油的廠家較少,產(chǎn)品原料的選擇有限;另一方面是因為,采用聚醚改性硅油工藝合成還是沿用傳統(tǒng)的合成工藝,因此產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率較低,產(chǎn)物中交聯(lián)產(chǎn)物較多,產(chǎn)品質(zhì)量較差,其經(jīng)濟效益難有保障。
目前市場上有琳瑯滿目的消泡劑品種,大多消泡劑消泡效果尚可,抑泡作用不強,使顧客花費了金錢,卻達不到想要的消泡效果,以致于令人不敢放心地使用或干脆放棄消泡劑的使用。
隨著消泡劑研制工作持續(xù)進行,涌現(xiàn)出許多新的活性消泡組分,使得對復(fù)配消泡劑的反應(yīng)機理及各組分的協(xié)同效應(yīng)研究更加深入。因此成分單一、經(jīng)濟效益差的消泡劑將逐漸被多功能、高效率的復(fù)配型消泡劑所取代,這將會是消泡劑市場的未來趨勢。隨著世界范圍內(nèi)清潔生產(chǎn)的呼聲越來越高,開發(fā)高效、綠色、多功能表面活性劑新品種成為消泡劑發(fā)展的主導方向。
自貢鑫海達生產(chǎn)聚醚改性硅油消泡劑(又稱硅聚醚消泡劑http://www.92daiyun.cn/product_show-254.html)是將聚醚和有機硅消泡劑兩者結(jié)合的一種新型高效消泡劑,消泡效果效果優(yōu)異,且具有很好的抑泡性能,還具有良好的耐熱性、抗剪切性及耐酸、堿性能,該消泡劑綠色環(huán)保,符合消泡劑的未來發(fā)展趨勢。因而被用于各種場合,特別是用于許多苛刻條件下的消泡,如污水處理、造紙制漿、高溫印染等各行業(yè)。