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有機硅在消泡劑領域應用

消泡劑(102)

  有機硅消泡劑的作用機理:
 
  有機硅消泡或抑泡的能力,是由于它具有的很低的表面張力。有機硅化合物(硅油)干擾氣液界的表面張力,導致消泡效果。
 
  當有機硅加到泡沫介質中時,硅油的小顆粒落到泡的表面,同時有效地降低接觸點的表面張力,在泡外皮引起一個薄弱點,從而引起破泡。
 
  最佳消泡活性標準可以如此描述:游離的硅油小粒子必須完全地、盡可能快地和有效地分散到活動區內。硅油借助于生產加工時加入的比例很小,表面積很大的SiO2填料作用,而迅速分散,并在SiO2粒子接觸點外引起破乳破泡,擠在一起的泡沫由于臨近處泡沫的破裂,引起不穩定態,加快引起連續破泡的效果,至最后達到穩定態。如果是乳液狀消泡劑,乳液太穩定,將減少消泡作用。穩定性差時,有較大活性。因此,需要在穩定性和活性之間加以平衡,并選擇在水相及油相中溶解度低,而又具有極高活性的有機硅化合物。
 
消泡劑
 
  消泡劑的機能,也有按破泡、脫泡、抑泡三種機理進行定義。
 
  破泡:相對于泡沫,從空氣側進入泡中,將泡合一破壞。
 
  抑泡:從液體側進入泡中,將泡合一破壞。
 
  脫泡:從氣泡的界面侵入泡中,令氣泡合一浮出液面。
 
  消泡劑有油型、溶液型、乳液型,固體粉末型及復合型等。均應具備下述性質:
 
  1、消泡力強,用量少;
 
  2、加入后不影響體系基本性質;
 
  3、表面張力小;
 
  4、與表面平衡性好;
 
  5、擴散性、滲透性好;
 
  6、耐熱耐酸耐堿好;
 
  7、化學性穩定、耐氧化性強;
 
  8、氣體溶解性,透過性好;
 
  9、在起泡溶液中溶解性小;
 
  10、生理安全性高。
 
  有機硅消泡劑種類:
 
  1、水乳劑型消泡劑:
 
  以聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)為主體,及白炭黑復合物,在表面活性劑(乳化劑)的作用下制備成O/W型各種不同濃度的水乳消泡(適合水性介質消泡場合)或制成高濃度硅膏,用時采用涂抹法或臨時稀釋后使用。
 
  2、油體系消泡劑:
 
  借助溶劑攜帶硅油并分散到起炮液中。溶劑擴散,硅油或微滴發揮消泡作用(一般高、低粘度硅油調合)或制成硅油/礦物油分散體。石油工業需要大量有機硅表面活性劑作破乳劑用。
 
  3、固體粉劑消泡劑:
 
  含質量分數2%~5%有機硅消泡成分及質量分數98%~50%的粉狀固體載體。
 
  4、消泡棒:
 
  硅油、磺酸鈉鹽及蠟的制劑。
 
  5、自乳化自分散型消泡劑:
 
  以聚硅氧烷與聚醚共聚的有機硅表面活性劑,在聚硅氧烷分子鏈上引入親水基(聚醚改性硅油),可顯著改善有機硅在水中的分散性,或成自乳化狀,成為一類專門的消泡劑,在濁點以上消泡,適合高溫高壓噴射染色等消泡。
 
  “自乳化型”消泡劑耐熱、機械穩定性,耐酸、堿,苛刻條件下消泡,如聚酯纖維高溫染色,二乙醇胺水溶液脫硫體系,各種油劑切削液,不凍液等體系消泡。
 
  有機硅消泡劑的應用
 
  1、紡織印染:
 
  (1)上漿工藝:水乳劑型有機硅消泡劑,如:BD-304(或有機硅聚醚),上漿槽內添加量0.2¬0.25g/L
 
  (2)化纖油劑:化纖油劑加入0.02¬0.04%水乳液型消泡劑?;w油劑配方中應含有機硅聚醚硅油。
 
  (3)退漿精煉:選用含聚醚有機硅,如:BD-3055。
 
  (4)漂白:酸性較強,有機硅消泡劑。
 
  (5)染色:有機硅乳液消泡劑。噴射染色最好選用聚醚有機硅,高溫消泡、低溫水溶,不沾污織物。
 
  2、石化工業:
 
  (1)鉆井:乙基硅油(或甲基硅油層乳液)用于泥漿添加劑。
 
  (2)采油:油氣分離,消泡棒。熔點比井口泡沫溫度高2.8-13.9℃。
 
  (3)天然汽油吸收:用汽油將二甲基硅油配成2%溶液。
 
  (4)油氣分離破乳:
 
  A、油氣分離,原油中添加0.025~0.0065mg/Kg可提高生產能力;
 
  B、破乳:油氣分離的原油一般微W/O型乳液,添加0.2mg/Kg左右的適宜消泡劑,可達到破乳消泡的效果。
 
  (5)精煉:減壓蒸餾添加消泡劑,餾分顏色改善,餾分范圍放寬,常用有硅油的柴油溶液。
 
  (6)高能燃料(內燃、噴氣、航空燃料)用氰烷基聚硅氧烷分散在高閃點煤油中,再加到高能燃料中作高效消泡劑。
 
  (7)瀝青、渣油:添加硅油量為0.2×10-6~2.0×10-6。
 
  (8)延遲焦化、除焦、消垢:消泡劑添加參考量:0.05~100×10-6
 
  (9)消泡鉆井液:高粘度磺金屬鹽(石油磺酸鈣:磺化瀝青鈉=1:1),硅氧烷的加入量約100~400×10-6或5~15mg/Kg,磺酸鹽:硅氧烷接近1:1為佳。
 
  (10)潤滑油:如內燃機、汽車潤滑劑、金屬加工液、壓縮機油等,當用硅油添加作消泡,是因為以下優點:
 
  A、難溶于潤滑油,處于分散狀態,有利于吸附在氣泡膜上破泡;
 
  B、有與礦物油類似的烷基,能擠進泡膜,削弱分子引力;
 
  C、表面張力低,滲透好,吸附在泡膜表面時使局部表面張力降低,因泡膜表面張力不均勻而破泡。
 
  重質油選用粘度小硅油,添加量1~10×10-6。另外,烷基聚丙烯酸酯也比較好,有較好的氣體釋放性。
 
  支鏈胺加入粗汽油、石腦油中,再加入到潤滑油中,也可作消泡劑,加入量微0.05~1%,此消泡劑可加入金屬切削液中。
 
  3、造紙工業
 
  (1)制漿:有機硅乳液消泡劑(90g/T紙)。
 
  (2)涂布紙:涂層涂料,壓光后印刷畫報等的用紙,涂布氣泡一般用非硅消泡劑。
 
  (3)污水處理:水乳劑型有機硅消泡劑,如BD-303有機硅消泡劑。
 
  4、涂料、油墨中的應用
 
  I、涂料生產中對消泡劑的要求:
 
  (1)與泡沫表面的活性物質有一定親和力,但再氣泡液中應該是難溶與不溶的;
 
  (2)表面張力低于氣泡液的表面張力,且有較低HLB值;
 
  (3)應使乳液(乳膠)穩定;
 
  (4)涂料成膜后不能引起魚眼和縮孔的不良后果;
 
  (5)水性涂料用消泡劑:多使用水中難溶的物質,如礦物油、高級醇、有機硅樹脂,有機硅是水性涂料最好的消泡劑。
 
  非水性涂料用消泡劑:常用難溶于有機溶劑中的物質,如低級醇、有機硅樹脂(有機硅樹脂用量要適量,過量易縮裂、陷穴,現多采用改性的有機硅樹脂或經乳化的有機硅樹脂)。
 
  II、水性涂料中推薦使用的有機硅消泡劑:
 
  (1)硅油、疏水SiO2混合物適用:環氧樹脂,澆涂,用量0.3%;熱塑丙烯酸樹脂,噴涂,用量0.3%
 
  (2)聚醚聚硅氧烷與疏水SiO2混合物適用:熱固性醇酸樹脂,浸涂用量0.3%,刮涂用量0.1%
 
  (3)疏水SiO2、烴類、硅油的混合物適用:熱塑性丙烯酸樹脂,印刷、油墨,用量0.1%;空氣干燥型丙烯酸樹脂,澆涂,用量0.5%。
 
  (4)硅油及疏水SiO2混合物乳液適用:醇酸改性苯丙樹脂,澆涂,用量0.5%。
 
  5、洗滌劑工業用有機硅消泡劑
 
  聚硅氧烷和改性三聚磷酸鈉作為粉狀洗滌劑添加劑,含SiO2為2~6%的二甲基硅油(1500c.s)乳液與無水三聚磷酸鈉混合,乳液用量10~40%,形成水合物作添加劑。
 
  金屬清洗液,要求耐堿,最好時加入液體產品時透明且有消泡活性。
 
  6、食品工業用有機硅消泡劑:
 
  食品專用聚硅氧烷樹脂:二甲基聚硅氧烷為主體,含15%以下SiO2食品為水溶液時,用其乳化后的產品,其它均可直接用油型的產品,用量控制0.05g/Kg以下,此類消泡場合包括發酵及制糖,硅-乙二醇共聚物適合發酵過程抑泡。
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