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消泡剂的类型及性能

发布日期:2020/10/26 11:48:46

消泡剂也叫消沫剂,抗泡剂,消泡剂实际就是消除泡沫的意思,它是一种具有较低表面张力和较高表面活性、能抑制或消除体系中泡沫的物质。在工业的生产过程中会产生很多有害的泡沫,严重阻碍了生产的进度,这时就需要添加消泡剂来消除这些有害的泡沫。

主要适用于线路板(PCB)流程;化工;电镀;印染;造纸;医药;水性油墨;陶瓷分切;钢板的清洗;铝业的加工;各种污水处理以及各种工业等水体系方面的消泡和抑泡。

消泡剂的反应机理

泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭

有人在油体系中研究了聚硅氧烷的消泡过程,他们对泡沫体系以1/1000秒的速度连续拍照,照片放大100倍,连续拍摄的4幅照片的示意图可见,硅油消泡剂小滴到达泡膜上,使泡膜表面破裂并合并成大泡,从1~3,泡沫由4个合并成1个大,泡膜变薄。最后气液迅速分离,大泡消灭,到4则破泡结束。这也从客观上解释了,为什么一滴消泡剂下去,一连串气泡破灭的原因。

当消泡剂附着到泡膜上即浸入泡膜液,会显著降低该处的表面张力。因为在水体系中,消泡剂的活性成分对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡膜的局部,而泡膜周围的表面张力几乎没有发生变化。表面张力降低的部分,被强烈地向四周牵引、延展,最后导致泡沫破裂。

消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭

由于泡膜表面吸附表面活性剂,使表面张力降低。所以在受到局部压力,泡膜在该处局部变薄的同时,该处会因表面活性剂变稀薄而导致表面张力升高。正是因为新生的表面与原来的表面之间有了表面张力之差,使得泡膜受外界冲击变薄时,产生了弹性恢复力,泡膜才得以不破,起到了稳泡的作用。如果我们设法破坏这种弹性,就能破坏泡沫的稳定性。有专家认为:消泡剂的作用就是破坏泡膜的弹性。当消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭

添加加速泡膜排液的物质(消泡剂),可以消泡。如果泡膜厚,排液到30~40nm的历程就长,而且,泡膜的自愈效应较强,泡膜弹性好,所以泡膜厚的泡沫寿命就长,泡膜排液速率可以反映泡沫的稳定性。液膜排液速率快,使液膜变薄,薄到一定的程度泡沫就破灭了。

添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭

在起泡的水体系中,单独添加疏水二氧化硅(即疏水白炭黑)颗粒,即有消泡作用。疏水的白炭黑颗粒在气泡表面会吸引表面活性剂的疏水端,疏水颗粒变为亲水颗粒而进入水相,完成了消泡作用。疏水二氧化硅的固体颗粒一般是用甲基硅油、硅氮烷或DMC处理的白炭黑颗粒,它在气泡表面局部浸入,使气泡局部的表面张力变小,再加上固体颗粒的作用,像针尖插入气泡,加速气泡的破灭。所以一般含有疏水白炭黑的消泡剂的破泡效果要好一些。

增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭

某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使气泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。有这种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。

电解质瓦解表面活性剂双电层使气泡破灭

对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用,产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。

消泡剂的组成

活性成份

作用:破泡、消泡,减小表面张力:

代表物:硅油、聚醚类、高级醇、矿物油、植物油等。

乳化剂

作用:使活性成分分散成小颗粒,便于分散在水中,更好的起到消泡、抑泡效果。

代表物:壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂盐、op系列等、吐温系列、斯盘系列等。

载体

作用:有助于载体和起泡体系的结合,易于分散到起泡体系里,把两者结合起来,其本身的表面张力低,有助于抑泡,且可以降低成本。

代表物:除水以外的溶剂,如脂肪烃、芳香烃、含氧溶剂等

乳化助剂

作用:使乳化效果更好。

代表物:分散剂(疏水二氧化硅等);增粘剂:(CMC、聚乙烯醚等)。

如何选择消泡剂

在起泡液中不溶或难溶

为破灭泡沫,消泡剂应该在泡膜上浓缩、集中。对破泡剂的情况,应在瞬间浓缩、集中,对于抑泡的情况应经常保持在这种状态。所以消泡剂在起泡液中是过饱和状态,只有不溶或难溶才易于达到过饱和状态。不溶或难溶,才易于聚集在气液界面,才易于浓缩在泡膜上,才能在较低浓度下发挥作用。用于水体系的消泡剂,活性成分的分子,须为强疏水弱亲水,HLB值在1.5-3范围,作用才最好。

表面张力低于起泡液

只有消泡剂分子间作用力小,表面张力低于起泡液,消泡剂微粒才能够在泡膜上浸入及扩展。值得注意的是,起泡液的表面张力并非溶液的表面张力,而是助泡溶液的表面张力。

与起泡液有一定程度的亲和性

由于消泡过程实际上是泡沫崩溃速度与泡沫生成速度的竞争,所以消泡剂必须能在起泡液中快速分散,以便迅速在起泡液中较广泛的范围内发挥作用。要使消泡剂扩散较快,消泡剂活性成分须与起泡液具有一定程度的亲和性。消泡剂活性成分与起泡液过亲,会溶解;过疏又难于分散。只有亲疏适宜,效力才会好。

与起泡液不发生化学反应

消泡剂与起泡液发生反应,一方面消泡剂会丧失作用,另一方面可能产生有害物质,影响微生物的生长。

挥发性小,作用时间长

首先要确定需要使用消泡剂的体系,是水性体系或油性体系。如发酵行业,就要使用油性的消泡剂,如聚醚改性硅或聚醚类的。水性涂料行业就要用水性消泡剂,有机硅消泡剂。选择出消泡剂,比较添加量,在参考价格,可得出最适用最经济的消泡剂产品。

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