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        介紹一些比較常見的消泡劑

        2014-08-22 12:02點擊數()
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        在工業生產的過程中會產生許多有害泡沫,需要添加消泡劑。消泡劑的種類很多,有機硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亞胺和酰胺類的,具有消泡速度更快,抑泡時間更長,適用介質范圍更廣,甚至苛刻介質環境如高溫、強酸和強堿的特點。廣泛應用于清除膠乳、紡織上漿、食品發酵、生物醫藥、涂料、石油化工、造紙、工業清洗等行業生產過程中產生的有害泡沫。

          

        1、天然油脂(即豆油、玉米油等)  

        優點:來源容易,價格低,使用簡單;

        缺點:如貯存不好,易變質,使酸值增高。

          

        2、高碳醇

        高碳醇是強疏水弱親水的線型分子,在水體系里是有效的消泡劑。七十年代初前蘇聯學者在陰離子、陽離子、非離子型表面活性劑的水溶液中試驗,提出醇的消泡作用,與其在起泡液中的溶解度及擴散程度有關。C7~C9的醇是最有效的消泡劑?! ?/p>

        C12~C22的高碳醇借助適當的乳化劑配制成粒度為4~9μm,含量為20~50%的水乳液,即是水體系的消泡劑?! ?/p>

        還有些成酯,如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素發酵中具有消泡作用,后者還可作為前體。

          

        3、聚醚類消泡劑

        種類挺多,主要有以下幾種:

          

          a.GP型消泡劑

          以甘油為起始劑,由環氧丙烷,或環氧乙烷與環氧丙烷的混合物進行加成聚合而制成的

          GP型的消泡劑親水性差,在發泡介質中的溶解度小,所以宜使用在稀薄的發酵液中。它的抑泡能力比消泡能力優越,適宜在基礎培養基中加入,以抑制整個發酵過程的泡沫產生。

          

          b.GPE型消泡劑即泡敵

          在GP型消泡劑的聚丙二醇鏈節末端再加成環氧乙烷,成為鏈端是親水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油,也叫。按照環氧乙烷加成量為10%,20%,……50%分別稱為GPE10,GPE20,……GPE50。

          GPE型消泡劑親水性較好,在發泡介質中易鋪展,消泡能力強,但溶解度也較大,消泡活性維持時間短,因此用在粘稠發酵液中效果較好。

          

          c.GPES型消泡劑:有一種新的聚醚類消泡劑,在GPE型消泡劑鏈端用疏水基硬脂酸酯封頭,便形成兩端是疏水鏈,當中間隔有親水鏈的嵌段共聚物。這種結構的分子易于平臥狀聚集在氣液界面,因而表面活性強,消泡效率高。

          

        4、硅類

        最常用的是聚二甲基硅氧烷,也稱二甲基硅油。它表面能低,表面張力也較低,在水及一般油中的溶解度低且活性高。它的主鏈為硅氧鍵,為非極性分子。與極性溶劑水不親和,與一般油的親和性也很小。它揮發性低并具有化學惰性,比較穩定且毒性小。純粹的聚二甲基硅氧烷,不經分散處理難以作為消泡劑??赡苁怯捎谒c水有高的界面張力,鋪展系數低,不易分散在發泡介質上。因此將硅油混入SiO2氣溶膠,所構成的復合物,即將疏水處理后的SiO2氣溶膠混入二甲基硅油中,經一定溫度、一定時間處理,就可制得。

          

        有機硅消泡劑系由硅脂、乳化劑、防水劑、稠化劑等配以適量水經機械乳化而成。其特點是表面張力小,表面活性高,消泡力強,用量少,成本低。它與水及多數有機物不相混溶,對大多數氣泡介質均能消泡。它具有較好的熱穩定性,可在5℃-150℃寬廣的溫度范圍內使用;其化學穩定性較好,難與其他物質反應,只要配置適當,可在酸、堿、鹽溶液中使用,無損產品質量;它還具有生理惰性LD250g/Kg鼠,通常用于食品和醫藥行業。它對所有氣泡體系兼具有抑泡、破泡功能,隸屬廣譜型消泡劑范疇。它被廣泛用于洗滌劑、造紙、紙漿、制糖、電鍍、化肥、助劑、廢水處理等生產過程中的消泡。在石油工業中,它被大量用于天然氣的脫硫,加速油氣分離;它還被用于乙二醇的干燥、芳香烴的萃取、瀝青的加工、潤滑油的脫蠟等裝置中控制或抑制氣泡。在紡織工業中,它用于染色、精練、上漿等過程中的消泡;在化學工業中它被用于合成樹脂、膠乳、涂料、油墨等過程中的消泡;在食品工業中它被用于各種濃縮、發酵、蒸餾過程的消泡??蓪⒐柚吭阱伇谏?、出口處或涂在金屬網上,進行消泡。將硅脂配成溶液,可用于油相系統消泡。將硅脂加低粘度硅油配成水乳液,可用于多種水相系統消泡。在醫學上,通常用于患者術前、X光和胃鏡檢查前清除臟器或胃內器官的脹氣。

          

        消泡劑大致可分兩類:一類能消除已產生的氣泡,如乙醇等;另一類則能抑制氣泡的形成如乳化硅油等。我國許可使用的消泡劑有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯

          

        5、聚醚改性硅

        結合了聚醚跟有機硅消泡劑二者的優點,具有無毒無害,對菌種無害,添加量極少,是一種高性價比的產品。

          

        有機硅消泡劑的消泡機理

        泡沫經常伴隨著人們的生活和生產,有時需要利用泡和泡沫,像浮選、滅火、除塵、洗滌、制造泡沫陶瓷和塑料等;但有的場合卻需要消除泡和泡沫,如發酵、涂料、造紙、印染、排除體內器官脹氣、鍋爐用水、廢水處理及棱鏡(或玻璃)的制造等。平常喝啤酒時由于震動啤酒中的二氧化碳轉變成氣態致使啤酒出現大量泡沫,這是啤瓶中加一滴油就可以消泡,這其實就是利用了消泡劑的原理。

          

        一般而言,純水和純表面活性劑不起泡,這是因為它們的表面和內部是均勻的,很難形成彈性薄膜,即使形成亦不穩定,會瞬間消失。但當溶液中有表面活性劑的存在,氣泡形成后,由于分子間力的作用,其分子中的親水基和疏水基被氣泡壁吸附,形成規則排列,其親水基朝向水相,疏水基朝向氣泡內,從而在氣泡界面上形成彈性膜,其穩定性很強,常態下不易破裂。泡沫的穩定性與表面粘性和彈性、電斥性、表面膜的移動、溫度、蒸發等因素有關。

          

        再者,氣泡與液體的表面張力反變相關,其張力愈小,則愈易起泡。在生活和生產中,很多時候泡沫的出現,給人們帶來諸多不便,故必須消泡。凡能破壞泡沫穩定性的因素,均可用于消泡。消泡涵蓋“抑泡”和“破泡”兩重因素。有機硅消泡劑即具備這樣的功能,它能降低水、溶液、懸浮液等的表面張力,防止形成泡沫,或使原有泡沫減少,通常具有選擇性作用。

          

        一般物理消泡法難于瞬間消泡,而化學和界面消泡,則十分快捷、便當、高效。概而言之,消泡劑是指具有化學和界面化學消泡作用的藥劑。作為消泡劑,有低碳醇、礦物油、有機極性化合物及硅樹脂等。其形態有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作為消泡劑均具消泡力強、化性穩定、生理惰性、耐熱、耐氧、抗蝕、溶氣、透氣、易擴散、易滲透、難溶于消泡體系且無理化影響、消泡劑用量少、高效等特點。


        消泡劑品種繁多,用途廣泛。消泡劑“抑泡”、“破泡”過程是:當體系加入消泡劑后,其分子雜亂無章地廣布于液體表面,抑制形成彈性膜,即終止泡沫的產生。當體系大量產生泡沫后,加入消泡劑,其分子立即散布于泡沫表面,快速鋪展,形成很薄的雙膜層,進一步擴散、滲透,層狀入侵,從而取代原泡膜薄壁。由于其表面張力低,便流向產生泡沫的高表面張力的液體,這樣低表面張力的消泡劑分子在氣液界面間不斷擴散、滲透,使其膜壁迅速變薄,泡沫同時又受到周圍表面張力大的膜層強力牽引,這樣,致使泡沫周圍應力失衡,從而導致其“破泡”。不溶于體系的消泡劑分子,再重新進入另一個泡沫膜的表面,如此重復,所有泡沫,全部覆滅。

          

        如何正確選擇消泡劑  

        涂料生產和施工都會不同程度地產生氣泡,氣泡的產生防礙生產、施工的順利進行,同時給成品涂膜帶來缺陷。正確選用合適的消泡劑可以保證涂料生產和施工的正常進行?! ?/p>

        消泡劑的任務:破壞氣泡表面液膜,阻止泡的形成和促使泡的破滅。消泡劑用于大泡,微泡需脫氣、消泡一起使用?!?/p>

        消泡劑特點:消泡劑不溶于介質,但能以微滴形式進入并分散于介質,消泡微滴最有效的直徑相當于泡沫壁的厚度。

        消泡劑組成:水性建筑涂料用消泡劑分非硅類和含硅類,常規消泡劑由以下組分組成:

        活性物質:起破泡消泡作用,表面張力小。代表物有動植物油、疏水二氧化硅、高級醇等。

        擴散劑:潤濕乳化劑,保證消泡微滴擴散接觸到氣泡膜并鋪展。有壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂鹽等。

        載體:有助于活性物質和起泡體系結合,易于分散到起泡體系,把兩者結合起來,其本身表面張力低,有助于抑泡,且可以降低成本。

        消泡劑消泡所必須具備的兩個條件:滲透因子:E=γ1+γ12-γ3>0,保證消泡劑滲透到泡沫壁;鋪展因子S=γ1-γ12-γ3>0,保證消泡劑微滴在泡沫介質中的擴散鋪展,消泡劑消泡的全過程見右圖。

        消泡劑應用中需要注意的問題:消泡劑多為幾種不同性質和作用的物質混合而成,在儲運中分層,為保證消泡良好使用前要攪拌均勻,COGNIS新型分子級消泡劑FoamStar30、FoamStar34、FoamStar36無分層現象,使用方便。FoamStar36在高乳液體系高、低黏度的拉毛涂料中有良好的消泡效果。


        上海毅克化學科技有限公司是加拿大YCK公司在中國投資的分公司,全面負責YCK化學品添加劑在中國區的銷售與技術支援。目前,YCK化學品添加劑已廣泛應用于涂料、油墨、皮革及塑料等行業。詳情請登錄http://www.eha28bnj.cn。


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