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消泡剂的类型及性能
2019-11-21

消泡剂的反应机理

泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭

有人在油体系中研究了聚硅氧烷的消泡过程,他们对泡沫体系以1/1000秒的速度连续拍照,照片放大100倍,连续拍摄的4幅照片的示意图可见,硅油消泡剂小滴到达泡膜上,使泡膜表面破裂并合并成大泡,从1~3,泡沫由4个合并成1个大,泡膜变薄。最后气液迅速分离,大泡消灭,到4则破泡结束。这也从客观上解释了,为什么一滴消泡剂下去,一连串气泡破灭的原因。

消泡剂

当消泡剂附着到泡膜上即浸入泡膜液,会显著降低该处的表面张力。因为在水体系中,消泡剂的活性成分对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡膜的局部,而泡膜周围的表面张力几乎没有发生变化。表面张力降低的部分,被强烈地向四周牵引、延展,最后导致泡沫破裂。

消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭

由于泡膜表面吸附表面活性剂,使表面张力降低。所以在受到局部压力,泡膜在该处局部变薄的同时,该处会因表面活性剂变稀薄而导致表面张力升高。正是因为新生的表面与原来的表面之间有了表面张力之差,使得泡膜受外界冲击变薄时,产生了弹性恢复力,泡膜才得以不破,起到了稳泡的作用。如果大发快三彩票APP设法破坏这种弹性,就能破坏泡沫的稳定性。有专家认为:消泡剂的作用就是破坏泡膜的弹性。当消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭

由于泡膜表面吸附表面活性剂,使表面张力降低。所以在受到局部压力,泡膜在该处局部变薄的同时,该处会因表面活性剂变稀薄而导致表面张力升高。正是因为新生的表面与原来的表面之间有了表面张力之差,使得泡膜受外界冲击变薄时,产生了弹性恢复力,泡膜才得以不破,起到了稳泡的作用。如果大发快三彩票APP设法破坏这种弹性,就能破坏泡沫的稳定性。有专家认为:消泡剂的作用就是破坏泡膜的弹性。当消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭

添加加速泡膜排液的物质(消泡剂),可以消泡。如果泡膜厚,排液到30~40nm的历程就长,而且,泡膜的自愈效应较强,泡膜弹性好,所以泡膜厚的泡沫寿命就长,泡膜排液速率可以反映泡沫的稳定性。液膜排液速率快,使液膜变薄,薄到一定的程度泡沫就破灭了。

添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭

在起泡的水体系中,单独添加疏水二氧化硅(即疏水白炭黑)颗粒,即有消泡作用。疏水的白炭黑颗粒在气泡表面会吸引表面活性剂的疏水端,疏水颗粒变为亲水颗粒而进入水相,完成了消泡作用。疏水二氧化硅的固体颗粒一般是用甲基硅油、硅氮烷或DMC处理的白炭黑颗粒,它在气泡表面局部浸入,使气泡局部的表面张力变小,再加上固体颗粒的作用,像针尖插入气泡,加速气泡的破灭。所以一般含有疏水白炭黑的消泡剂的破泡效果要好一些。

增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭

某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使气泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。有这种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。

电解质瓦解表面活性剂双电层使气泡破灭

消泡剂的组成

活性成份

作用:破泡、消泡,减小表面张力:

代表物:硅油、聚醚类、高级醇、矿物油、植物油等。

乳化剂

作用:使活性成分分散成小颗粒,便于分散在水中,更好的起到消泡、抑泡效果。

代表物:壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂盐、op系列等、吐温系列、斯盘系列等。

载体

作用:有助于载体和起泡体系的结合,易于分散到起泡体系里,把两者结合起来,其本身的表面张力低,有助于抑泡,且可以降低成本。

代表物:除水以外的溶剂,如脂肪烃、芳香烃、含氧溶剂等

乳化助剂

作用:使乳化效果更好。

代表物:分散剂(疏水二氧化硅等);增粘剂:(CMC、聚乙烯醚等)。

如何选择消泡剂

在起泡液中不溶或难溶

为破灭泡沫,消泡剂应该在泡膜上浓缩、集中。对破泡剂的情况,应在瞬间浓缩、集中,对于抑泡的情况应经常保持在这种状态。所以消泡剂在起泡液中是过饱和状态,只有不溶或难溶才易于达到过饱和状态。不溶或难溶,才易于聚集在气液界面,才易于浓缩在泡膜上,才能在较低浓度下发挥作用。用于水体系的消泡剂,活性成分的分子,须为强疏水弱亲水,HLB值在1.5-3范围,作用才最好。

表面张力低于起泡液

只有消泡剂分子间作用力小,表面张力低于起泡液,消泡剂微粒才能够在泡膜上浸入及扩展。值得注意的是,起泡液的表面张力并非溶液的表面张力,而是助泡溶液的表面张力。

与起泡液有一定程度的亲和性

由于消泡过程实际上是泡沫崩溃速度与泡沫生成速度的竞争,所以消泡剂必须能在起泡液中快速分散,以便迅速在起泡液中较广泛的范围内发挥作用。要使消泡剂扩散较快,消泡剂活性成分须与起泡液具有一定程度的亲和性。消泡剂活性成分与起泡液过亲,会溶解;过疏又难于分散。只有亲疏适宜,效力才会好。

与起泡液不发生化学反应

消泡剂与起泡液发生反应,一方面消泡剂会丧失作用,另一方面可能产生有害物质,影响微生物的生长。

挥发性小,作用时间长

首先要确定需要使用消泡剂的体系,是水性体系或油性体系。如发酵行业,就要使用油性的消泡剂,如聚醚改性硅或聚醚类的。水性涂料行业就要用水性消泡剂,有机硅消泡剂。选择出消泡剂,比较添加量,在参考价格,可得出最适用最经济的消泡剂产品。

消泡剂的添加量

消泡剂的种类很多,不同类型的消泡剂所需要的添加量是不同的。

醇类消泡剂

醇类消泡剂使用时,用量一般在0.01-0.10%以内。

油脂类消泡剂

油脂类消泡剂的添加量在0.05-2%之间,脂肪酸酯类消泡剂的添加量是0.002-0.2%之间。

酰胺类消泡剂

酰胺类消泡剂效果比较好,添加量一般在0.002-0.005%以内。

磷酸酸类消泡剂

磷酸酸类消泡剂最常用在纤维和润滑油中,添加量为0.025-0.25%之间。

胺类消泡剂

胺类消泡剂主要在纤维加工中使用,添加量为0.02-2%。

醚类消泡剂

醚类消泡剂在造纸印染、净洗中用的比较多,添加量一般是0.025-0.25%。

消泡剂的优缺点

有机硅类消泡剂

这种消泡剂来源容易,价格相对是最便宜,虽然便宜,但是效果却很好,消泡速度快,抑泡时间持久,无毒无害是大部分工业消泡的良好消泡剂。使用方法还非常简单,就是不容易储存容易变质,与少部分体系不相容。

聚醚类消泡剂

聚醚类消泡剂相对是最稳定的种类,与大部分体系相容性好是消泡剂种类中最稳定的消泡剂,基本上什么类型的泡沫都可以在聚醚类消泡剂中找到,抑泡时间比有机硅类强,但缺点是消泡速度相对慢。

高碳醇消泡剂

比较有效的消泡剂一些比较难消除的泡沫都可以用高碳醇消泡剂进行消除。

硅类消泡剂

它既可以消除泡沫也可以抑制泡沫的产生,是少数可以在根本上解决工业泡沫的消泡剂。

聚醚改性硅

它结合了前两种消泡剂的优点,还无毒无害是一种性价比较高的产品。