【文章內容簡介】 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)象和問題，所以消泡劑對確保工業(yè)生產(chǎn)高效運轉的重要性逐漸被認識。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，而且與其是否有副作用、對人與環(huán)境是否有害有關。消泡方法主要有物理、機械和化學三種方法。德國物理實驗學家Quineke首先提出消泡的化學方法。20世紀50年代，美國DowComing公司的Currie CC較完整地整理了當時關于消泡劑的文獻，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與工藝，同時另一家美國公司W(wǎng)agndott最先把聚醚消泡劑進行投產(chǎn)。我國最先于50年代對消泡問題進行探索研究是在發(fā)酵和造紙工業(yè)方面；60年代初期，著手于傳動油和潤滑油的消泡題進行系統(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硅消泡劑，并逐漸推廣應用領域；80年代，消泡技術就在我國各行各業(yè)得到了廣泛應用；近年來消泡技術已取得了較好的效果。首先是新品種增多，補充了國內在這方面的空白；二是復合消泡劑發(fā)展迅速，國內復合劑己高達幾十種，能滿足國內的基本需求。近來消泡劑的研究主要集中在有機硅化合物與表面活性劑的復配、聚醚與有機硅的復配、水溶性或油溶性聚醚與含硅聚醚的復配等復配型消泡劑上，復配是消泡劑的發(fā)展趨勢之一。就目前消泡劑而言，聚醚類與有機硅類消泡劑的性能最為優(yōu)良，人們對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]。我國消泡劑雖然經(jīng)過二十多年的研制，開始進入發(fā)展期，但是相比已進入成熟期的國外消泡劑市場仍然有很大差距。我國應該抓住機遇，利用消泡劑研制與開發(fā)，使技術日趨成熟。我國消泡劑未來的發(fā)展趨勢主要在三方面：首先，．國內的研究以聚硅氧烷消泡劑為基礎，通過接枝聚合或嵌段聚合合成聚醚硅油消泡劑，經(jīng)過改性，增加消泡劑的水溶性或降低其油溶性，以增強消泡效力；其次，在聚醚硅油消泡劑的基礎上研究復配消泡劑，使消泡劑口趨專業(yè)化；最后，合成復配專用型的消泡劑?？傊?，消泡劑的研究與開發(fā)是近些年來的科研熱點。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、表面能較低，溶于其它有機溶劑的性能較差，不適合應用于水溶液體系中?？梢酝ㄟ^對聚硅氧烷進行接枝改性，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)品中的應用得到日益關注，尤在消泡劑中具有廣闊的應用前景[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，其受到重點研究[26][27]。其反應通過硅氫加成法，即由含氫硅油與含鏈烯基的聚醚通過鉑催化加成，制備SiC側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理有關。對于傳統(tǒng)的硅油消泡劑，消泡劑固體顆粒是進入氣泡之間空隙PB（Plateau borders），而無法直接進入氣泡的液膜，其消泡過程符合“PB區(qū)排濕”機理。當消泡劑小顆粒進入泡沫PB區(qū)空隙時，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)的毛細管壓力；當壓力達到某一臨界值時，鋪展于液膜的消泡劑顆粒使液膜變薄甚至斷開，最終導致泡沫破滅。整個過程持續(xù)時問非常長，由于消泡過程緩慢，故將其稱為慢消泡劑。而對于聚醚改性硅油消泡劑，消泡劑可以直接進入泡沫液膜，在其表面形成一個雙凹的油膜[28][29]。由于消泡劑的表面張力遠小于泡沫液膜的表面張力，所以可以在液膜問擴散、滲透，當消泡劑滲入的厚度等于泡膜厚度時，原有液膜就會被取代，形成兩層水膜夾一層油膜的“三明治’’結構。由于受兩側高表面張力水層的拉力，油層不斷變薄變細，油膜維持力失衡并導致泡沫破滅。消泡過程中形成的油層及其被拉伸的現(xiàn)象符合“架橋．拉伸”機理。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)進行以上消泡步驟，最終所有泡沫都會破滅。整個消泡過程僅持續(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行合理的復配，通過發(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以比擬的消泡性能。在針織行業(yè)中，最常用的是有機硅型消泡劑與聚醚型消泡劑的復合，得到聚醚．硅油復配消泡劑。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，加上能使硅油與聚醚有機結合起來的乳化劑、穩(wěn)定劑等成分形成的復合型消泡劑[31]。隨著新的高活性消泡組分的 不斷發(fā)現(xiàn)，復配組分協(xié)同效應研究的不斷深入，那些組分結構單一、經(jīng)濟效益較差的低檔消泡劑逐漸被多功能、高效率的復配型消泡劑所取代。在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中（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,浪費設備容量,而且會影響制成品的質量,甚至造成次品或廢品,故在生產(chǎn)過程中如何有效地控制泡沫,長期以來為研究者所重視。一般消除泡沫可通過靜置、減壓和加溫等辦法達到目的。 但在當今工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大,生產(chǎn)效率要求越來越高的條件下,需要在盡可能短的時間內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。本實驗的主要目的是對聚醚行改性有機硅消泡劑進行復配并找到最合適的處方，使之少量高效。并且與其他未復配消泡劑進行性能對比。在輕化工生產(chǎn)中，由于對織物進行多項整理,比如前處理中的退漿、漂白和印染中多次水洗及上染過程會產(chǎn)生很多泡沫。這些泡沫會帶來很多麻煩，使生產(chǎn)不能順利進行，影響生產(chǎn)效率，使織物印染質量下降，嚴重時會使生產(chǎn)不能繼續(xù)進行，或者會產(chǎn)生更大的危害。由此可見，對泡沫的消除和抑制對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)具有極大的經(jīng)濟和技術意義[32]。自從提出用化學試劑的方法來消泡，到目前為止先后出現(xiàn)了四代消泡劑，分別是低級有機物消泡劑、聚醚類消泡劑、有機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硅類和聚醚改性兩大類?？傊輨┍仨氁獫M足兩個基本特征：不溶或微溶于起泡介質；表面張力比起泡介質低。除此之外還要求消泡劑具備消泡速度快，抑制時間長， 用量少且不會有副作用等特性。消泡劑的復配就是將兩種或者兩種以上不同類型的消泡劑進行合理的配合。由于各組分之間的性能不同，對消泡的側重點的不同，通過復配是個消泡劑不同組分進行協(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法比擬的消泡效果[34]。目前最常用的是用有機硅類消泡劑和聚醚型消泡劑進行復配，得到聚醚改性消泡劑。還有其他類型的復配消泡劑，實驗中大多通過對用不同消泡劑和不同的配比值進行復配。再通過對已復配消泡劑進行穩(wěn)定性、消泡性能、抑泡性能、消耗量等測定，得出效果最好的消泡配比。本實驗是對三種不同的消泡劑進行兩兩復配，分別為ESDC（有機硅類）、Z25AS（聚醚類）、TL561（有機硅類）。并且用聚醚改性硅油消泡劑702進行試驗對比。從而得出消泡和抑泡性能最好的復配消泡劑。2 實驗 實驗儀器和試劑實驗所用主要試劑見表21表21實驗所用試劑試劑規(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 實驗儀器實驗所用主要儀器見表22表22 實驗所用儀器和設備儀器名稱生產(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型電熱鼓風烘箱青島金海山科技開發(fā)有限公司TDL60B低速臺式離心機上海安亭科學儀器廠 實驗部分 十二烷基苯磺酸鈉溶液（LAS）配制及起泡性測定試驗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，并測量泡沫最初高度，同時開始秒表計時。隨著時間的變化不斷記錄量筒中泡沫的高度。每一分鐘觀察一次。 消泡劑固含量的測定由于消泡劑都是已經(jīng)乳化的成品， 直接從公司購買，所以并不知道具體含量。所以一般需要測得乳液的固含量，才能了解乳液中有效成分的具體含量，從而才能進行下一步試驗。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量的百分數(shù)。對以下四中消泡劑70ESDC、Z25AS、TL561進行固含量的測定，分別稱量一定量的消泡劑于培養(yǎng)皿中，記錄各自的質量。在100℃的烘箱中持續(xù)烘干3小時，然后取出，等其冷卻為常溫狀態(tài)，然后分別測得其質量，并計算含固量。 單一消泡劑的消泡、抑泡性能測試在本次試驗中聚醚型改性硅油消泡劑702為對比消泡劑，使之與復配后的消泡劑進行對比。所以在進入試驗前首先要先測得702消泡劑的消泡、抑泡性能?？梢耘c復配的消泡劑進行對比，使試驗更有說