消泡剂的选择及其应用

       消泡剂品种繁多，用途广泛。在人们的生活和生产中，有时需要利用泡及泡沫，像浮选、灭火、除尘、洗涤、制造泡沫陶瓷和塑料等；有时需要消除泡及泡沫，如发酵、涂料、造纸、印染、排除体内器官胀气、锅炉用水、废水处理及棱镜(或玻璃)的制造等。所谓“泡”或“气泡”是指不溶性气体存在于液体或固体中，或存在于以它们的薄膜包围的独立的气泡。许多气泡聚集在一起彼此以薄膜隔开的积聚状态谓之泡沫。气泡是一种具有气/液、气/固、气/液/固界面的分散体系，后者常见于选矿及油田体系的气泡。

　　纯水和纯表面活性剂不起泡，因为它们的表面和内部是均匀的，很难形成弹性薄膜，即使形成亦不稳定，会瞬间消失。但在溶液中有表面活性剂的存在，气泡形成后，由于分子间力的作用，其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附，形成规则排列，其亲水基朝向水相，疏水基朝向气泡内，从而在气泡界面上形成弹性膜，常态下不易破裂。泡沫的稳定性与表面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。在生活和生产中，有时泡沫的出现，给人们带来诸多不便，故必须消泡。凡能破坏泡沫稳定性的因素，均可用于消泡。有机硅消泡剂即赋此功能，它能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止形成泡沫，或使原有泡沫减少，通常具有选择性作用。一般物理消泡法难于瞬间消泡，而化学和界面消泡，则十分快捷、便当、高效。

　   消泡剂是指具有化学和界面化学消泡作用的药剂。作为消泡剂，有低碳醇、矿物油、有机极性化合物及硅树脂等。其形态有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作为消泡剂均具消泡力强、化性稳定、生理惰性、耐热、耐氧、抗蚀、溶气、透气、易扩散、易渗透、难溶于消泡体系且无理化影响、消泡剂用量少、高效等特点。

       一、有机硅消泡剂机理： 

       有机硅消泡或抑泡的能力，是由于它具有的很低的表面张力。有机硅化合物（硅油）干扰气液界的表面张力，导致消泡效果。 

       当有机硅加到泡沫介质中时，硅油的小颗粒落到泡的表面，同时有效地降低接触点的表面张力，在泡外皮引起一个薄弱点，从而引起破泡。最佳消泡活性标准可以如此描述：游离的硅油小粒子必须完全地、尽可能快地和有效地分散到活动区内。硅油借助于生产加工时加入的比例很小，表面积很大的SiO2填料作用，而迅速分散，挤在一起的泡沫由于临近处泡沫的破裂，引起不稳定态，加快引起连续破泡的效果，至最后达到稳定态。如果是乳液状消泡剂，乳液太稳定，将减少消泡作用。稳定性差时，有较大活性。因此，需要在稳定性和活性之间加以平衡，并选择在水相及油相中溶解度低，而又具有极高活性的有机硅化合物。 

消泡剂的机能，也有按破泡、脱泡、抑泡三种机理进行定义。 

       破泡：相对于泡沫，从空气侧进入泡中，将泡合一破坏。 

       抑泡：从液体侧进入泡中，将泡合一破坏。 

       脱泡：从气泡的界面侵入泡中，令气泡合一浮出液面。 

       消泡剂有油型、溶液型、乳液型，固体粉末型及复合型等。 

       二、有机硅消泡剂种类： 

       1、水乳剂型消泡剂： 

       以聚二甲基硅氧烷（硅酮）为主体，及白炭黑复合物，在表面活性剂（乳化剂）的作用下制备成O/W型各种不同浓度的水乳消泡（适合水性介质消泡场合）或制成高浓度硅膏，用时采用涂抹法或临时稀释后使用。 

       2、 油体系消泡剂： 

       借助溶剂携带硅油并分散到起炮液中。溶剂扩散，硅油或微滴发挥消泡作用（一般高、低粘度硅油调合）或制成硅油/矿物油分散体。 

原油破乳脱水： 

       原油占有一定的比例时以W/O乳液形式得到的，不将其中大部份水份除去，这种油是不能加工的，石油工业需要大量有机硅表面活性剂作破乳剂用。此为白色固体，1％水溶液表面张力为20.6mN/m 

3、 固体粉剂消泡剂： 

       含质量分数2%~5%有机硅消泡成分及质量分数98%~50%的粉状固体载体。 

4、消泡棒： 

       硅油、磺酸钠盐及蜡的制剂。 

5、自乳化自分散型消泡剂： 

       以聚硅氧烷与聚醚共聚的有机硅表面活性剂，在聚硅氧烷分子链上引入亲水基，可显著改善有机硅在水中的分散性，或成自乳化状，成为一类专门的消泡剂，在浊点以上消泡，适合高温高压喷射染色等消泡。 

    “自乳化型”消泡剂耐热、机械稳定性，耐酸、碱，苛刻条件下消泡，如聚酯纤维高温染色，二乙醇胺水溶液脱硫体系，各种油剂切削液，不冻液等体系消泡。 

三、有机硅消泡剂应用： 

       1、 纺织印染： 

（1）、上浆工艺：水乳剂型有机硅消泡剂，如：JY-851（或有机硅聚醚），上浆槽内添加量0.2?0.25g/L 

（2）、化纤油剂：化纤油剂加入0.02?0.04%水乳液型消泡剂。化纤油剂配方中应含有机硅聚醚硅油。 

（3）、退浆精炼：选用含聚醚有机硅，

（4）、漂白：酸性较强，有机硅消泡剂。 

（5）、染色：有机硅乳液消泡剂。喷射染色最好选用聚醚有机硅，高温消泡、低温水溶，不沾污织物。 

       2、 石化工业： 

（1）、钻井：乙基硅油（或甲基硅油层乳液）用于泥浆添加剂。 

（2）、采油：油气分离，消泡棒。熔点比井口泡沫温度高2.8?13.9℃。 

（3）天然汽油吸收：用汽油将二甲基硅油配成2％溶液。

（4）油气分离破乳： 

A、 油气分离，原油中添加0.025～0.0065mg/Kg可提高生产能力； 

B、 破乳：油气分离的原油一般微W/O型乳液，添加0.2mg/Kg左右的适宜消泡剂，可达到破乳消泡的效果。 

（5）精炼：减压蒸馏添加消泡剂，馏分颜色改善，馏分范围放宽，常用有硅油的柴油溶液。 

（6）高能燃料（内燃、喷气、航空燃料）用氰烷基聚硅氧烷分散在高闪点煤油中，再加到高能燃料中作高效消泡剂。 

（7）沥青、渣油：添加硅油量为0.2×10－6～2.0×10－6 

（8）延迟焦化、除焦、消垢：消泡剂添加参考量：0.05～100×10－6 

（9）消泡钻井液：高粘度磺金属盐（石油磺酸钙：磺化沥青钠＝1：1），硅氧烷的加入量约100～400×10－6或5～15mg/Kg，磺酸盐：硅氧烷接近1：1为佳。 

（10）润滑油：如内燃机、汽车润滑剂、金属加工液、压缩机油等，当用硅油添加作消泡，是因为以下优点： 

A、难溶于润滑油，处于分散状态，有利于吸附在气泡膜上破泡； 

B、有与矿物油类似的烷基，能挤进泡膜，削弱分子引力； 

C、表面张力低，渗透好，吸附在泡膜表面时使局部表面张力降低，因泡膜表面张力不均匀而破泡。 

重质油选用粘度小硅油，添加量1～10×10－6。另外，烷基聚丙烯酸酯也比较好，有较好的气体释放性。 

支链胺加入粗汽油、石脑油中，再加入到润滑油中，也可作消泡剂，加入量微0.05～1％，此消泡剂可加入金属切削液中。 

3、 造纸工业 

（1）制浆：有机硅乳液消泡剂（90g/T纸）。 

（2）涂布纸：涂层涂料，压光后印刷画报等的用纸，涂布气泡一般用非硅消泡剂。 

（3）污水处理：水乳剂型有机硅消泡剂. 

4、 涂料、油墨中的应用 

I、涂料生产中对消泡剂的要求： 

（1）与泡沫表面的活性物质有一定亲和力，但再气泡液中应该是难溶与不溶的； 

（2）表面张力低于气泡液的表面张力，且有较低HLB值； 

（3）应使乳液（乳胶）稳定； 

（4）涂料成膜后不能引起鱼眼和缩孔的不良后果； 

（5）水性涂料用消泡剂：多使用水中难溶的物质，如矿物油、高级醇、有机硅树脂，有机硅是水性涂料最好的消泡剂。 

非水性涂料用消泡剂：常用难溶于有机溶剂中的物质，如低级醇、有机硅树脂（有机硅树脂用量要适量，过量易缩裂、陷穴，现多采用改性的有机硅树脂或经乳化的有机硅树脂）。 

II、水性涂料中推荐使用的有机硅消泡剂： 

（1）硅油、疏水SiO2混合物适用： 

环氧树脂，浇涂，用量0.3％； 

热塑丙烯酸树脂，喷涂，用量0.3％ 

（2）聚醚聚硅氧烷与疏水SiO2混合物适用： 

热固性醇酸树脂，浸涂用量0.3％，刮涂用量0.1％ 

（3）疏水SiO2、烃类、硅油的混合物适用： 

热塑性丙烯酸树脂，印刷、油墨，用量0.1％； 

空气干燥型丙烯酸树脂，浇涂，用量0.5％。 

（4）硅油及疏水SiO2混合物乳液适用： 

醇酸改性苯丙树脂，浇涂，用量0.5％ 

5、 洗涤剂工业用有机硅消泡剂 

聚硅氧烷和改性三聚磷酸钠作为粉状洗涤剂添加剂，含SiO2为2～6％的二甲基硅油（1500c.s）乳液与无水三聚磷酸钠混合，乳液用量10～40％，形成水合物作添加剂。 

金属清洗液，要求耐碱，最好时加入液体产品时透明且有消泡活性。