【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣泡表面的表面活性劑疏水基，增加疏水顆粒的親水性，使其進(jìn)入水相，從而起消泡作用。 在許多工業(yè)生產(chǎn)中，泡沫是普遍存在的現(xiàn)象和問(wèn)題，所以消泡劑對(duì)確保工業(yè)生產(chǎn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的重要性逐漸被認(rèn)識(shí)。每一特定的工業(yè)生產(chǎn)都需要不同的消泡劑，這不僅與其在特定體系中的消泡抑泡能力有關(guān)，而且與其是否有副作用、對(duì)人與環(huán)境是否有害有關(guān)。消泡方法主要有物理、機(jī)械和化學(xué)三種方法。德國(guó)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)家Quineke首先提出消泡的化學(xué)方法。20世紀(jì)50年代，美國(guó)DowComing公司的Currie CC較完整地整理了當(dāng)時(shí)關(guān)于消泡劑的文獻(xiàn)，并且全面系統(tǒng)地研究了鍋爐、發(fā)酵、造紙等方面的消泡技術(shù)與工藝，同時(shí)另一家美國(guó)公司W(wǎng)agndott最先把聚醚消泡劑進(jìn)行投產(chǎn)。我國(guó)最先于50年代對(duì)消泡問(wèn)題進(jìn)行探索研究是在發(fā)酵和造紙工業(yè)方面；60年代初期，著手于傳動(dòng)油和潤(rùn)滑油的消泡題進(jìn)行系統(tǒng)的研究；60年代末期，開始研究聚醚型消泡劑；70年代開始研制和使用有機(jī)硅消泡劑，并逐漸推廣應(yīng)用領(lǐng)域；80年代，消泡技術(shù)就在我國(guó)各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用；近年來(lái)消泡技術(shù)已取得了較好的效果。首先是新品種增多，補(bǔ)充了國(guó)內(nèi)在這方面的空白；二是復(fù)合消泡劑發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)復(fù)合劑己高達(dá)幾十種，能滿足國(guó)內(nèi)的基本需求。近來(lái)消泡劑的研究主要集中在有機(jī)硅化合物與表面活性劑的復(fù)配、聚醚與有機(jī)硅的復(fù)配、水溶性或油溶性聚醚與含硅聚醚的復(fù)配等復(fù)配型消泡劑上，復(fù)配是消泡劑的發(fā)展趨勢(shì)之一。就目前消泡劑而言，聚醚類與有機(jī)硅類消泡劑的性能最為優(yōu)良，人們對(duì)這兩類消泡劑的改性與新品種的開發(fā)研究也比較活躍[19][20]。我國(guó)消泡劑雖然經(jīng)過(guò)二十多年的研制，開始進(jìn)入發(fā)展期，但是相比已進(jìn)入成熟期的國(guó)外消泡劑市場(chǎng)仍然有很大差距。我國(guó)應(yīng)該抓住機(jī)遇，利用消泡劑研制與開發(fā)，使技術(shù)日趨成熟。我國(guó)消泡劑未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要在三方面：首先，．國(guó)內(nèi)的研究以聚硅氧烷消泡劑為基礎(chǔ)，通過(guò)接枝聚合或嵌段聚合合成聚醚硅油消泡劑，經(jīng)過(guò)改性，增加消泡劑的水溶性或降低其油溶性，以增強(qiáng)消泡效力；其次，在聚醚硅油消泡劑的基礎(chǔ)上研究復(fù)配消泡劑，使消泡劑口趨專業(yè)化；最后，合成復(fù)配專用型的消泡劑?？傊?，消泡劑的研究與開發(fā)是近些年來(lái)的科研熱點(diǎn)。其涉及的行業(yè)之廣之多是其它添加劑所不能比擬的。普通的聚硅氧烷消泡劑由于疏水性強(qiáng)、表面能較低，溶于其它有機(jī)溶劑的性能較差，不適合應(yīng)用于水溶液體系中?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)聚硅氧烷進(jìn)行接枝改性，引入親水性的聚醚嵌段，從而增加了其在水中的分散性、乳化性、穩(wěn)定性及逆溶性。因此，近年來(lái)聚醚改性聚硅氧烷在化妝品、紡織后整理劑、紡絲油劑及消泡劑等產(chǎn)品中的應(yīng)用得到日益關(guān)注，尤在消泡劑中具有廣闊的應(yīng)用前景[25]。 按聚醚鏈段與聚硅氧烷鏈段之間連接方式的不同，聚醚改性聚硅氧烷可為Si0C（也稱水解型）和SiC（也稱非水解型）。前者疏水性差，易被水解；后者對(duì)水穩(wěn)定。由于SiC（也稱非水解型）聚醚改性聚硅氧烷的優(yōu)越性，其受到重點(diǎn)研究[26][27]。其反應(yīng)通過(guò)硅氫加成法，即由含氫硅油與含鏈烯基的聚醚通過(guò)鉑催化加成，制備SiC側(cè)鏈型的改性聚硅氧烷。 聚醚改性聚硅氧烷的消泡力與傳統(tǒng)硅油消泡劑消泡力有很大區(qū)別，其根本原因與兩者的消泡機(jī)理有關(guān)。對(duì)于傳統(tǒng)的硅油消泡劑，消泡劑固體顆粒是進(jìn)入氣泡之間空隙PB（Plateau borders），而無(wú)法直接進(jìn)入氣泡的液膜，其消泡過(guò)程符合“PB區(qū)排濕”機(jī)理。當(dāng)消泡劑小顆粒進(jìn)入泡沫PB區(qū)空隙時(shí)，隨著增大氣體接觸面，泡沫縮水，PB區(qū)的曲率半徑逐漸變小，從而增大PB區(qū)的毛細(xì)管壓力；當(dāng)壓力達(dá)到某一臨界值時(shí)，鋪展于液膜的消泡劑顆粒使液膜變薄甚至斷開，最終導(dǎo)致泡沫破滅。整個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)問(wèn)非常長(zhǎng)，由于消泡過(guò)程緩慢，故將其稱為慢消泡劑。而對(duì)于聚醚改性硅油消泡劑，消泡劑可以直接進(jìn)入泡沫液膜，在其表面形成一個(gè)雙凹的油膜[28][29]。由于消泡劑的表面張力遠(yuǎn)小于泡沫液膜的表面張力，所以可以在液膜問(wèn)擴(kuò)散、滲透，當(dāng)消泡劑滲入的厚度等于泡膜厚度時(shí)，原有液膜就會(huì)被取代，形成兩層水膜夾一層油膜的“三明治’’結(jié)構(gòu)。由于受兩側(cè)高表面張力水層的拉力，油層不斷變薄變細(xì)，油膜維持力失衡并導(dǎo)致泡沫破滅。消泡過(guò)程中形成的油層及其被拉伸的現(xiàn)象符合“架橋．拉伸”機(jī)理。由于消泡劑顆粒不溶于水溶液，可以從破裂的泡沫中釋放，迅速鋪展于另一泡沫的液膜，繼續(xù)進(jìn)行以上消泡步驟，最終所有泡沫都會(huì)破滅。整個(gè)消泡過(guò)程僅持續(xù)數(shù)秒，非常迅速，故將其稱為快消泡劑[30]。將幾種不同類型的消泡劑進(jìn)行合理的復(fù)配，通過(guò)發(fā)揮各組分的協(xié)同作用，降低其生產(chǎn)成本，甚至可以得到單一組分無(wú)以比擬的消泡性能。在針織行業(yè)中，最常用的是有機(jī)硅型消泡劑與聚醚型消泡劑的復(fù)合，得到聚醚．硅油復(fù)配消泡劑。它是選擇具有較強(qiáng)抑泡能力的聚醚和疏水性強(qiáng)、破泡迅速的二甲基硅油為主要成分，加上能使硅油與聚醚有機(jī)結(jié)合起來(lái)的乳化劑、穩(wěn)定劑等成分形成的復(fù)合型消泡劑[31]。隨著新的高活性消泡組分的 不斷發(fā)現(xiàn)，復(fù)配組分協(xié)同效應(yīng)研究的不斷深入，那些組分結(jié)構(gòu)單一、經(jīng)濟(jì)效益較差的低檔消泡劑逐漸被多功能、高效率的復(fù)配型消泡劑所取代。在許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中（如石油工業(yè)、油脂工業(yè)、橡膠工業(yè)、涂料工業(yè)、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)、金屬加工和食品加工等）若有大量的泡沫存在,不僅生產(chǎn)操作不便,浪費(fèi)設(shè)備容量,而且會(huì)影響制成品的質(zhì)量,甚至造成次品或廢品,故在生產(chǎn)過(guò)程中如何有效地控制泡沫,長(zhǎng)期以來(lái)為研究者所重視。一般消除泡沫可通過(guò)靜置、減壓和加溫等辦法達(dá)到目的。 但在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大,生產(chǎn)效率要求越來(lái)越高的條件下,需要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)迅速而有效地消除不斷產(chǎn)生的泡沫,就需要用新的、更有效的方法。本實(shí)驗(yàn)的主要目的是對(duì)聚醚行改性有機(jī)硅消泡劑進(jìn)行復(fù)配并找到最合適的處方，使之少量高效。并且與其他未復(fù)配消泡劑進(jìn)行性能對(duì)比。在輕化工生產(chǎn)中，由于對(duì)織物進(jìn)行多項(xiàng)整理,比如前處理中的退漿、漂白和印染中多次水洗及上染過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很多泡沫。這些泡沫會(huì)帶來(lái)很多麻煩，使生產(chǎn)不能順利進(jìn)行，影響生產(chǎn)效率，使織物印染質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使生產(chǎn)不能繼續(xù)進(jìn)行，或者會(huì)產(chǎn)生更大的危害。由此可見，對(duì)泡沫的消除和抑制對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)具有極大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)意義[32]。自從提出用化學(xué)試劑的方法來(lái)消泡，到目前為止先后出現(xiàn)了四代消泡劑，分別是低級(jí)有機(jī)物消泡劑、聚醚類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑和聚醚改性聚硅氧烷類消泡劑。目前大量使用的消泡劑為有機(jī)硅類和聚醚改性兩大類?？傊輨┍仨氁獫M足兩個(gè)基本特征：不溶或微溶于起泡介質(zhì)；表面張力比起泡介質(zhì)低。除此之外還要求消泡劑具備消泡速度快，抑制時(shí)間長(zhǎng)， 用量少且不會(huì)有副作用等特性。消泡劑的復(fù)配就是將兩種或者兩種以上不同類型的消泡劑進(jìn)行合理的配合。由于各組分之間的性能不同，對(duì)消泡的側(cè)重點(diǎn)的不同，通過(guò)復(fù)配是個(gè)消泡劑不同組分進(jìn)行協(xié)同作用。這樣不僅可以充分利用不同組分之間的作用，提高消泡效率，并且降低生產(chǎn)成本及減少消泡劑的用量。還有可能得到單一組分無(wú)法比擬的消泡效果[34]。目前最常用的是用有機(jī)硅類消泡劑和聚醚型消泡劑進(jìn)行復(fù)配，得到聚醚改性消泡劑。還有其他類型的復(fù)配消泡劑，實(shí)驗(yàn)中大多通過(guò)對(duì)用不同消泡劑和不同的配比值進(jìn)行復(fù)配。再通過(guò)對(duì)已復(fù)配消泡劑進(jìn)行穩(wěn)定性、消泡性能、抑泡性能、消耗量等測(cè)定，得出效果最好的消泡配比。本實(shí)驗(yàn)是對(duì)三種不同的消泡劑進(jìn)行兩兩復(fù)配，分別為ESDC（有機(jī)硅類）、Z25AS（聚醚類）、TL561（有機(jī)硅類）。并且用聚醚改性硅油消泡劑702進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。從而得出消泡和抑泡性能最好的復(fù)配消泡劑。2 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑實(shí)驗(yàn)所用主要試劑見表21表21實(shí)驗(yàn)所用試劑試劑規(guī)格生產(chǎn)公司十二烷基苯磺酸鈉分析純天津市博迪化工有限公司702乳化液ESDC乳化液TL561乳化液Z25AS乳化液 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)所用主要儀器見表22表22 實(shí)驗(yàn)所用儀器和設(shè)備儀器名稱生產(chǎn)廠家電子天平余姚市金諾天平儀器有限公司GS122電子恒速攪拌器上海機(jī)械廠HSY2SP電熱恒溫水浴鍋北京市永光明醫(yī)療儀器廠ZB101Ⅲ型電熱鼓風(fēng)烘箱青島金海山科技開發(fā)有限公司TDL60B低速臺(tái)式離心機(jī)上海安亭科學(xué)儀器廠 實(shí)驗(yàn)部分 十二烷基苯磺酸鈉溶液（LAS）配制及起泡性測(cè)定試驗(yàn)中采用十二烷基苯磺酸鈉作為起泡劑，它作為典型的陰離子表面活性劑作為發(fā)泡劑。十二烷基苯磺酸鈉，也叫做四聚丙烯基苯磺酸鈉，白色或淡黃色粉狀或片狀固體。溶于水而成半透明溶液，主要用于陰離子型表面活性劑。%%兩種十二烷基苯磺酸鈉溶液進(jìn)行攪拌，作為起泡液。在恒溫25℃下配制200mL十二烷基苯磺酸鈉（LAS），用攪拌器攪拌30s后移入250mL量筒中，并測(cè)量泡沫最初高度，同時(shí)開始秒表計(jì)時(shí)。隨著時(shí)間的變化不斷記錄量筒中泡沫的高度。每一分鐘觀察一次。 消泡劑固含量的測(cè)定由于消泡劑都是已經(jīng)乳化的成品， 直接從公司購(gòu)買，所以并不知道具體含量。所以一般需要測(cè)得乳液的固含量，才能了解乳液中有效成分的具體含量，從而才能進(jìn)行下一步試驗(yàn)。固含量顧名思義是乳液或涂料在規(guī)定條件下烘干后剩余部分占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。對(duì)以下四中消泡劑70ESDC、Z25AS、TL561進(jìn)行固含量的測(cè)定，分別稱量一定量的消泡劑于培養(yǎng)皿中，記錄各自的質(zhì)量。在100℃的烘箱中持續(xù)烘干3小時(shí)，然后取出，等其冷卻為常溫狀態(tài)，然后分別測(cè)得其質(zhì)量，并計(jì)算含固量。 單一消泡劑的消泡、抑泡性能測(cè)試在本次試驗(yàn)中聚醚型改性硅油消泡劑702為對(duì)比消泡劑，使之與復(fù)配后的消泡劑進(jìn)行對(duì)比。所以在進(jìn)入試驗(yàn)前首先要先測(cè)得702消泡劑的消泡、抑泡性能?？梢耘c復(fù)配的消泡劑進(jìn)行對(duì)比，使試驗(yàn)更有說(shuō)