在造紙、發(fā)酵、涂料、印染及廢水處理等工業(yè)過程中，由于攪拌、振動(dòng)等常常產(chǎn)生大量泡沫，對(duì)生產(chǎn)操作、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)環(huán)境帶來很多不良影響。為了消除泡沫對(duì)生產(chǎn)的影響，一般都是加入化學(xué)消泡劑來消除泡沫。化學(xué)消泡劑的特點(diǎn)是不溶于起泡介質(zhì)，以液滴、包裹固體質(zhì)點(diǎn)的液滴或固體質(zhì)點(diǎn)的形式分散于起泡介質(zhì)中，能自發(fā)地進(jìn)人液膜，使氣泡破裂。

常用的有醇類、油脂類、醚類、皂類、有機(jī)極性化合物及聚硅氧烷類等各種類型的消泡劑。聚硅氧烷類的乳液型消泡劑同非硅類消泡劑相比，具有消泡效果好、用量少的優(yōu)點(diǎn)。但有機(jī)硅乳液型消泡劑成本較高，抗剪切和抗高溫性能差，易漂油、分層，耐堿性差。抑泡能力不是很理想。我們不用常規(guī)的二氧化硅作載體，復(fù)合其它輔助消泡成分，制備了性能優(yōu)異的低成本消泡劑，在實(shí)際應(yīng)用中取得成功。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1．1原料與儀器

聚二甲基硅氧烷(1 000mPa·s)，聚二甲基硅氧烷(500mPa·s)，德國(guó)瓦克公司產(chǎn)品；沉淀Si02、司班60、土溫60、油酸、羥乙基纖維素、防腐劑、聚醚L6l、十二烷基苯磺酸鈉、超細(xì)硅酸鋁等均為工業(yè)

品。

電動(dòng)攪拌機(jī)；均質(zhì)機(jī)；50 mL標(biāo)準(zhǔn)比色管；EHSYLAB電加熱器。

1．2實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1硅油膏的制備

在燒杯中加入15％復(fù)合聚二甲基硅氧烷(500mPa·S：l 000mPa·s)質(zhì)量比為I：1．3，1％超細(xì)硅酸鋁，攪拌，升溫至110—150℃，保溫2—3 h，即成硅油膏。

1．2．2 油相的制備

向硅油膏中加入0．82％司班60，0．68％土溫60，升溫80℃，攪拌20—30 min使完全溶解。

1．2．3增稠劑溶液的制備

燒杯中加軟化水，攪拌下加入羥乙基纖微素，加熱到65℃，保持20min，溶解。

1．2．4消泡劑的制備

將油相加入乳化器，加熱至70—75℃，高速攪拌下加入增稠劑溶液。20 rain后加入1％聚醚L61，繼續(xù)高速攪拌30 rain，隨后緩慢加人余量50一60℃熱水，攪拌20 min，降至室溫。

1．3消泡劑的性能測(cè)試

1．3．1 消泡評(píng)測(cè)方法

向50 mL標(biāo)準(zhǔn)比色管中加入20 mL 2％的十二烷基苯磺酸鈉水溶液，塞好塞子，以60次／min的速度豎直振蕩1 rain，滴加5滴5％消泡劑，記錄泡沫全消時(shí)間。需時(shí)越短，消泡力越高。

1．3．2抑泡力測(cè)試方法

消泡測(cè)試后的比色管內(nèi)液體，不再加消泡劑，以60次／min的速度豎直振蕩20 s，靜置考察泡末消除時(shí)間，記錄消泡次數(shù)。

消泡次數(shù)多寡體現(xiàn)了抑泡性的好壞。第一次泡沫消失的時(shí)間稱為消泡時(shí)間，隨后不再加入消泡劑，繼續(xù)進(jìn)行第二次振蕩?kù)o止后觀察泡沫消失時(shí)間。同樣重復(fù)進(jìn)行到泡沫消失時(shí)間為一規(guī)定值(如60 s)，此時(shí)的重復(fù)次數(shù)稱為消泡次數(shù)。消泡次數(shù)多，抑泡性能好。

2、結(jié)果與討論

2．1乳化劑的選擇

乳化劑的作用是降低油相和水相之間的界面張力，使作為消泡劑主體的油相在水相中較穩(wěn)定地分散成細(xì)小粒子，從而得到穩(wěn)定的乳狀液。

用于消泡劑乳化加工的乳化劑應(yīng)具有下列條件：

① 化能力強(qiáng)，能得到貯存穩(wěn)定性好的乳狀液；

② 化劑本身低泡或不助泡，有消泡作用的更好；

③ 于應(yīng)用時(shí)的環(huán)境條件適應(yīng)性好，不受介質(zhì)的pH值、溫度、水質(zhì)、硬度等的影響而發(fā)生乳化性能的很大變化。

乳化劑通常采用復(fù)合表面活性劑，雖然可以參考用親水親油值HLB來選擇，但由于添加材料的復(fù)雜性和制作工藝的差異，最佳配伍性和加入量還要實(shí)驗(yàn)確定。

通常情況下選擇適宜的乳化劑可使乳液穩(wěn)定，但是若乳液過分穩(wěn)定，使用時(shí)破乳慢不能發(fā)揮消泡作用，反而會(huì)使消泡效力下降；乳化劑用量小，則乳液會(huì)不穩(wěn)定，分散不好破乳快，活性好，但易凝聚，導(dǎo)致污染起泡介質(zhì)；乳化程度適當(dāng)，分散后破乳速度合理，效果最好。固定聚二甲基硅氧烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％，考察復(fù)合乳化劑(配比為1．2：1)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)乳液穩(wěn)定性和消泡效果的影響，見表1。

由表1可知，隨著復(fù)合乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，乳液穩(wěn)定性和消泡效果均變好，但乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，生產(chǎn)成本增加。因此，乳液中復(fù)合乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1．5％較好。  

2．2載體的選擇

通常都選擇沉淀SiO：或氣相Si02，固定聚二甲基硅氧烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％，復(fù)合乳化劑加量1．5％，考察了不同類型載體及添加量對(duì)消泡效果的影響，結(jié)果見表2。

由表2可知，超細(xì)硅酸鋁可使消泡時(shí)間大大縮短，但用量必須恰當(dāng)，當(dāng)用量≥5％時(shí)，會(huì)使乳液分層，且影響消泡效果和成本；用量太少則不能充分分散硅油，發(fā)揮不了消泡作用。最佳載體量為消泡劑總量的1％。

超細(xì)硅酸鋁實(shí)際是沉淀硅酸鋁鈉，按氧化物表示為：Na20·A1203·Si02·nH20，其中Si02和A1203含量分別在80％和10％左右。超細(xì)硅酸鋁為化學(xué)惰性體，不論在酸性介質(zhì)中還是在堿性介質(zhì)中都是穩(wěn)定的，它具有極細(xì)的微粒、極好的懸浮性和純白的外觀，比表面積大于100 m2／g。另外其具有多羥基性，在水性介質(zhì)中很容易潤(rùn)濕和分散。

由它作載體形成的消泡劑有如下特點(diǎn)：

①分散性極好，消泡快；②懸浮性好，消泡劑儲(chǔ)存期長(zhǎng)，分水少。

2．3硅油的選擇

作為消泡劑的主成分，聚二甲基硅氧烷表面張力低，消泡能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)和生理惰性，加之不溶于水，又不溶于動(dòng)植物油及高沸點(diǎn)礦物油中，因而，對(duì)大多數(shù)起泡介質(zhì)能予以優(yōu)異的消泡性能。

低黏度聚二甲基硅氧烷易分散，消泡快，抑泡性差；高黏度聚二甲基硅氧烷難分散，消泡慢，持久性強(qiáng)，抑泡性好。把不同黏度的硅油復(fù)合使用，效果最好。固定聚二甲基硅氧烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％，復(fù)合乳化劑加量1．5％，改變500 mPa·s和l 000 mPa·8聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比，考察不同黏度聚二甲基硅氧烷對(duì)消泡性能的影響，結(jié)果見表3。

由表3可知，聚二甲基硅氧烷質(zhì)量比(500mPa·s：l 000mPa·s)為1：1．3時(shí)消泡效果最好，消泡時(shí)間13 8，消泡次數(shù)15次。固定復(fù)合乳化劑加量1．5％，聚二甲基硅氧烷質(zhì)量比(500mPa·s：l 000mPa·s)為1：1．3，考察聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)消泡劑的性能影響，見表4。

2．4復(fù)合聚醚對(duì)消泡劑性能的影響

在有機(jī)硅消泡劑中復(fù)合一定量的聚醚或低HLB值的油溶性表面活性劑，消泡性能將進(jìn)一步優(yōu)化。如添加聚醚L61，無論是消泡還是抑泡性能均有提高，在上述優(yōu)化配方基礎(chǔ)上添加一定量的聚醚L6l，結(jié)果見表5。

由表5可知，添加l％聚醚L61的消泡劑的消泡及抑泡性能都有較大提高，消泡時(shí)間降至9 8，第一次抑泡時(shí)間為10 s，第二次抑泡時(shí)間為30 s。如果繼續(xù)增加聚醚的量，性能改進(jìn)不明顯，且聚醚本身是表面活性劑，會(huì)帶進(jìn)泡沫，就是說必須滿足一個(gè)條件，要在濁點(diǎn)以上使用，否則它會(huì)由消泡劑變?yōu)槠鹋輨Ａ硗猓勖袻61的HLB值為3左右，會(huì)引起有機(jī)硅破乳，穩(wěn)定性受到影響。為了克服這一點(diǎn)，需要在設(shè)計(jì)乳化體系時(shí)控制HLB值為8~12。復(fù)合聚醚的消泡劑耐堿性提高，在相對(duì)高的溫度下使用有一定的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榇藭r(shí)處于聚醚的濁點(diǎn)之上，能充分發(fā)揮消泡作用。

2．5消泡劑配方與技術(shù)指標(biāo)

綜上研究，確定高效乳液消泡劑的配方見表6。

3、結(jié)論

采用15％復(fù)合聚二甲基硅氧烷作為消泡劑主劑，聚二甲基硅氧烷質(zhì)量比(500mPa·S：1000mPa· s)為1:1.3，配以0．82％司班60和0．68％吐溫60的復(fù)合乳化劑，l％超細(xì)硅酸鋁，添加1％的聚醚1．61制得高效乳液消泡劑，消泡劑的穩(wěn)定性及消泡性能和抑泡性能較好。該復(fù)合消泡劑在大型造紙廠使用效果良好，可取代市場(chǎng)常規(guī)的油性消泡劑和有機(jī)硅消泡劑。