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化學角度泡沫的方法主要包括化學反應法和添加消泡劑的方法?;瘜W反應法是指通過加入一些試劑使其與起泡劑發生化學反應,生成不溶于水的物質,從而降低了液膜中表面活性劑的濃度,促使泡沫的破裂,但是這種方法存在發泡劑成分不確定、產生難溶性物質對體系設備產生危害等缺點?,F如今各行各業應用廣泛的消泡方法是加入消泡劑的方法,這種方法的優點在于破泡效率高、使用方便等優點,但是尋找合適的消泡劑是關鍵。[4]
消泡劑一般是由多種不同功能的組分組成,即主要防泡劑、輔助防泡劑、載體、乳化劑或展開劑、穩定劑或配合劑。
(1)主要防泡劑:主要活性組分,通常是不溶性的顆粒狀物質,如被硅油處理過的疏水二氧化硅、脂肪胺、石蠟等。
(2)輔助消泡劑:是起調節作用的活性組分,改善主消泡劑的表面效應,對主消泡劑起增效作用。如脂肪醇、脂肪酸酯等。
(3)載體:對主要和輔助消泡劑起支持的作用,水就是為方便和經濟的載體
(4)乳化劑和展開劑:是使消泡劑活性組分在起泡的介質中立即分散,更快更多地接觸表面,從而提高消泡劑的展開效率。常用的乳化劑有有機酯及乙基氧化產品。
(5)穩定劑與配合劑:是提高消泡劑穩定性和貯存時間的添加劑,水基消泡劑的穩定劑常是一種防腐劑,防止產品在貯存過程中被破壞。配合劑常用的有油酸、己二醇等。
3有機硅消泡劑的活性組分和性能:
(1)活性組分:有機硅消泡劑的主要組分是由在室溫下能保持液態的線狀聚硅氧烷(英文名:Polysiloxane,Silicones)(又稱硅油)作為活性劑,聚硅氧烷主要有以下類型;
聚醚改性有機硅,是在硅氧烷分子中引入聚醚鏈段制得的聚醚-硅氧烷共聚物(簡稱硅醚共聚物)。聚醚改性有機硅消泡劑是將兩者的優點有機結合起來的一種新型消泡劑。它是選擇具有較強抑泡能力的聚醚和疏水性強、破泡迅速的二甲基硅油為主要成分,匹配能使硅油與聚醚有機結合起來的乳化劑、穩定劑等成分組成的消泡劑。它具有表面張力低、消泡迅速、抑泡時間長、成本低、用量少、應用面廣等特點。對有機硅進行聚醚改性,使之具有二類消泡劑的優點,成為一種性能優良,有廣泛應用前景的消泡劑。
在硅醚共聚物的分子中,硅氧烷段是親油基,聚醚段是親水基。聚醚鏈段中聚環氧乙烷鏈節能提供親水性和起泡性,聚環氧乙烷鏈節能提供疏水性和滲透力,對降低表面張力有較強的作用。聚醚鏈端的基團對硅醚共聚物的性能也有很大的影響。常見的端基有羥基、烷氧基等。調節共聚物中硅氧烷段的相對分子質量,可以使共聚物突出或減弱有機硅的特性。同樣,改變聚醚段的相對分子質量,會增加或降低分子中有機硅的比例,對共聚物的性能也會產生影響。聚醚改性有機硅消泡劑很容易在水中乳化,亦稱作“自乳化型消泡劑”。在其濁點溫度以上時,失去對水的溶解性和機械穩定性,并耐酸、堿和無機鹽,可用于苛刻條件下的消泡。
(1)應用面廣:由于硅油特殊的化學結構,既不與水或含極性基團的物質相溶,也不與烴類或含烴基的有機物相溶。由于硅油對各類物質的不溶性,因而應用面廣,既使用水體系消泡,又可在油體系中使用。
(2)表面張力?。汗栌偷谋砻婺芰σ话銥?0-21達因/厘米,比水(72達因/厘米)及一般起泡液的表面張力都小,消泡效能好。
(3)熱穩定性好:以常用的二甲基硅油為例,它長時間可耐150℃,短時間可耐300℃以上,其Si-O鍵不分解。就確保了有機硅消泡劑可在廣闊的溫度范圍內使用。
(4)化學穩定性好:由于Si-O鍵比較穩定,所以硅油的化學穩定性很高,很難與其它物質發生化學反應。因此,只要配制合理,有機硅消泡劑允許在含酸、堿、鹽的體系中使用。
(5)生理惰性:硅油已被證明對人畜沒有毒性,其半致死劑量大于34克/公斤。所以有機硅消泡劑(在適宜乳化劑等搭配下)可地用于食品、醫療、醫藥及等工業上。
(6)消泡力強:有機硅消泡劑不僅能有效地破除已經生成的泡沫,而且可以顯著地抑制泡沫,防止泡沫的生成。它的使用量很少,只要加入起泡介質重量的百萬分之一(1ppm),即能產生消泡效果。其常用范圍是1至100ppm。不但成本低,而且不污染被消泡的物質。