消泡劑(英文名稱Defoamers,Defoaming Agent)是一種助劑,其功能是消除在生產(chǎn)過程中物料形成的泡沫,有機硅消泡劑(英文名稱organic silicon defoamer)其主要組分為叫做硅油有機硅成分,硅油常溫下是不揮發(fā)的油狀液體,在水、動植物油及礦物油中不溶,或溶解度很小,既能耐高溫,也能耐低溫?;瘜W性能惰性,物理性性能穩(wěn)定,無生物活性。
有機硅消泡劑是一種白色粘稠的乳液。從60年代起就用于各工業(yè)領(lǐng)域,但大規(guī)模和全面的快速發(fā)展是從80年代開始的。作為有機硅消泡劑,其應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛,越來越受到各行各業(yè)的重視。在化工、造紙、涂料、食品、紡織、制藥等工業(yè)部門有機硅消泡劑是生產(chǎn)過程中不可缺少的一種助劑,它不僅能夠除去生產(chǎn)過程工藝介質(zhì)液面上的泡沫,從而改善過濾、洗滌、萃取、蒸餾、蒸發(fā)、脫水、干燥等工藝過程的分離、氣化、排液等效果,確保各類物料盛裝、處理容器的容量。
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(wěn)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(zhì),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(diào)節(jié)作用的活性組分,改善主消泡劑的表面效應(yīng),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,水就是最為方便和經(jīng)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(zhì)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(chǎn)品。
(5)穩(wěn)定劑與配合劑:是提高消泡劑穩(wěn)定性和貯存時間的添加劑,水基消泡劑的穩(wěn)定劑常是一種防腐劑,防止產(chǎn)品在貯存過程中被細菌破壞。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(tài)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;
聚二甲基硅氧烷:分子式如下:
Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3
泡沫是有大量氣泡分散于液體中的一種分散體系,其分散相為氣體,連續(xù)相為液體。由于氣泡的相對密度小于液體,液體中的氣泡會上升到液面,形成了以少量液體構(gòu)成的液膜隔開的氣泡聚集物亦即泡沫。泡沫是一種熱力學不穩(wěn)定體系,影響其穩(wěn)定性的因素有液體的表面張力、界面膜的性質(zhì)、表面張力的修復作用、表面電荷、泡沫氣體的擴散以及添加的表面活性劑的結(jié)構(gòu)等
溶液體系中加有表面活性劑時,在氣泡表面吸附著定向排列的一層表面活性劑分子,當其達到一定濃度時,氣泡就形成了一層堅固的薄膜。表面活性劑吸附在氣液界面上,造成液面表面張力下降,從而增加了氣液接觸面。這樣氣泡就不易合并。當氣泡上升透過液面時,就會把液面上的一層表面活性劑分子吸附上去。因此暴露在空氣中的,吸附有表面活性劑的氣泡薄膜同溶液里的氣泡薄膜不一樣.它包有兩層表面活性劑分子,形成雙分子膜,被吸附的表面活性劑對液膜具有保護作用。消泡劑的作用就在于破壞和抑制雙分子膜的形成 消泡劑的表面張力較低,易在溶液表面鋪展,進入氣泡液膜后,頂替原來液膜表面上的表面活性分子.使接觸處的表面張力降低。由于泡沫液膜的表面張力高,將產(chǎn)生收縮,使表面張力低的液膜被四周牽引、延展,形成強度較差的膜,慢慢地變薄,不能產(chǎn)生有效的彈性收縮力而失去自我修復作用.其粘度也降低,泡沫液膜的排液速度和氣體的擴散速度加快,泡沫的壽命變短,最后破裂得以消除。簡言之,加入消泡劑可使溶液體系中泡沫液膜的表面張力升高,失去自我修復作用,降低粘度,最終導致液膜的力學平衡受到破壞而使泡沫破裂,達到消泡的目的。
消泡即是泡沫穩(wěn)定化的逆向過程.有機硅消泡劑一般是由兩種作用達到消除泡沫的目的,一是有機硅消泡劑具有很低的表面張力。在泡沫液膜上具有很好的鋪展性能.能迅速在泡沫表面擴散展開。在擴散展開的過程中將泡沫液膜表面具穩(wěn)定作用的表面活性劑分子排開,降低了泡沫壁局部的表面張力.破壞了泡沫的”自我痊愈”效應(yīng).使泡沫破裂;另一個作用就是當有機硅消泡劑分散在起泡液體中,它可能插入到泡沫液壁,但只散布到很有限的程度,與發(fā)泡劑一起形成混合單層液膜,但此混合液膜的內(nèi)聚性不佳.局部粘度下降,同樣造成泡沫破裂。