有机硅在消泡剂领域应用知多少？

　　现代工业生产中, 泡沫无处不在：各类加工液的机槽;各类工业清洗池;各类工业和农业产品及制剂中;石油化工的各个生产环节中, 水处理等等。泡沫, 给工业生产带来种种问题: 为了防止泡沫溢出, 投料系数被迫降低 30%~ 50%; 泡沫溢出导致原材料的浪费;泡沫占据空间, 影响反应速度, 生产周期被迫延长;泡沫会影响产品品质, 如涂料, 塑胶制品;泡沫的产生, 对工业生产稳定性产生影响, 造成操作波动, 质量不稳定。针对泡沫问题, 最直接的解决方式就是使用消泡剂。

消泡剂

　　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，并在SiO2粒子接触点外引起破乳破泡，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。均应具备下述性质：

　　1、消泡力强，用量少;

　　2、加入后不影响体系基本性质;

　　3、表面张力小;

　　4、与表面平衡性好;

　　5、扩散性、渗透性好;

　　6、耐热耐酸耐碱好;

　　7、化学性稳定、耐氧化性强;

　　8、气体溶解性，透过性好;

　　9、在起泡溶液中溶解性小;

　　10、生理安全性高。

　　有机硅消泡剂种类

　　1、水乳剂型消泡剂：

　　以聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)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。

图：二甲基硅油结构式

　　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。石油工业需要大量有机硅表面活性剂作破乳剂用。

　　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(聚醚改性硅油)，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。

图：聚醚改性硅油结构式

　　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。

　　有机硅消泡剂的应用

　　1、纺织印染：

　　(1)上浆工艺：水乳剂型有机硅消泡剂，如：BD-304(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，如：BD-3055。

　　(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。

纺织印染

　　(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。

石化工业

　　(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。

　　(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，如BD-303有机硅消泡剂。

造纸工业

　　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;

水性涂料用消泡剂

　　(5)：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)。

涂料油墨

　　结语：工业生产的中的泡沫虽然细小, 但带来的影响是不小的,选择合适的消泡剂, 能有效减轻泡沫对生产的影响, 提高生产效率, 保证产品品质。随着行业的进步和技术的发展，有机硅类消泡剂的发展和应用将会渗透到各种工业和化工生产领域。

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