(1)應用面廣:由于硅油特殊的化學結構,既不與水或含極性基團的物質相溶,也不與烴類或含烴基的有機物相溶。因此,有機硅消泡劑在水、動植物油及高沸點礦物油中均不溶解。由于硅油對各類物質的不溶性,因而應用面廣,既使用水體系消泡,又可在油體系中使用。
(2)表面張力小:硅油的表面能力一般為20-21達因/厘米,比水(72達因/厘米)及一般起泡液的表面張力都小得多,這也有機硅消泡劑應用面廣的另一原因。
(3)熱穩定性好:以常用的二甲基硅油為例,它長時間可耐150℃,短時間可耐300℃以上,其Si-O鍵不分解。就確保了有機硅消泡劑可在廣闊的溫度范圍內使用。
(4)化學穩定性好:由于Si-O鍵比較穩定,所以硅油的化學穩定性很高,很難與其它物質發生化學反應。因此,只要配制合理,有機硅消泡劑允許在含酸、堿、鹽的體系中使用。
(5)生理惰性:硅油已被證明對人畜沒有毒性,其半致死劑量大于34克/公斤。所以有機硅消泡劑(在適宜無毒乳化劑等搭配下)可安全地用于食品、醫療、醫藥及化妝品等工業上。
(6)消泡力強:有機硅消泡劑不僅能有效地破除已經生成的泡沫,而且可以顯著地抑制泡沫,防止泡沫的生成。它的使用量很少,只要加入起泡介質重量的百萬分之一(1ppm),即能產生消泡效果。其常用范圍是1至100ppm。不但成本低,而且不污染被消泡的物質。
消泡劑(英文名稱Defoamers,Defoaming Agent),在許多生產過程中,由于各種不同原因,物料會產生大量泡沫,導致生產不能正常進行,增加能耗,降低生產效率,甚至影響產品質量。例如在生產抗菌素及維生素等藥物時,利用微生物的發酵槽內會經常充滿泡沫,不利菌體的培養,對菌體的分離、濃縮、產品分離等工藝過程都帶來困難,最終導致產品分離和提純困難,產品收率和質量下降。加入消泡劑是有效克服這些困難的有效方法。
消泡劑用途和使用非常廣泛,在化工、造紙、涂料、食品、紡織、制藥等工業部門消泡劑是生產過程中不可缺少的一種助劑,它不經能夠除去生產過程工藝介質液面上的泡沫,從而改善過濾、洗滌、萃取、蒸餾、蒸發、脫水、干燥等工藝過程的分離、氣化、排液等效果,降低能耗,提高效率,確保各類物料盛裝、處理容器的容量。
各種工業過程產生泡沫的介質不同、起泡原因、使用條件和要求不同,使用的消泡劑品種也不同。例如食品工業要求對人體無害的消泡劑,而造紙工業需要能耐蒸煮高溫和耐強堿的消泡劑。因此消泡劑的種類很多。本身常是有多種活性組分與溶劑配制而成,常用的活性組分有聚硅氧烷、酰胺、脂肪醇、磷酸酯等。
含硅表面活性劑作為有機硅化合物中的一族,從60年代起就用于各工業領域,但大規模和全面的快速發展是從80年代開始的。作為有機硅消泡劑,其應用領域也十分廣泛,越來越受到各行各業的重視。
中文名: 有機硅消泡劑
外 觀: 白色粘稠乳液
PH 值 : 6-8
水稀釋性: 0.5%-5.0%的發泡液稀釋
揮發性: 不揮發物
穩定性: 3000轉/20分鐘不分層
離子特性: 非離子型
耐溫特性: 130℃不破乳、不漂油、不分層
消泡劑原理
攪動液體時,在液體的表面積內部生成許多氣泡,有的液體產生的氣泡,很快破碎消失。有的液體不但不消失,而且越聚越多,形成泡沫。這種液體本身具有起泡性質或含有起泡物質,當其被攪動或被通入氣體時,在其上部形成許多泡沫。泡沫是一種有大量汽泡分散在液體中而形成的分散體系,其分散相為氣體,連續相為液體。其中起泡液體所占的體積分數很小,泡沫占有很大的體積。氣體被連續的液膜分隔開,形成大小不等的氣泡,堆積而成泡沫。
能起泡的介質有如表面活性劑,在氣泡表面吸附著定向排列的一層表面活性劑分子,當其達到一定濃度時,氣泡壁就形成了一層堅固的薄膜。表面活性劑吸附在氣液界面上,造成液面表面張力下降,從而增加了氣液接觸面,這樣氣泡就不易合并。氣泡的相對密度比液體本身小得多,當上升的氣泡透過液面時,又把液面上的一層表面活性劑分子吸附上去。因此,暴露在空氣中的吸附有表面活性劑的氣泡膜和溶液里的氣泡膜不一樣,它包有兩層表面活性劑分子,形成雙分子膜,被吸附的表面活性劑對液膜具有保護作用。消泡劑就是要破壞和抑制此薄膜的形成,消泡劑進入泡沫的雙分子定向膜,破壞定向膜的力學平衡而達到破泡作用。
消泡劑必須是不溶于起泡介質的物質,它能以液滴、或包裹固體質點的液滴、或固體質點的形式被分散到起泡的介質中。消泡劑比起泡介質有更低的表面張力,能自發地進入液膜而使氣泡破裂。
消泡劑不溶于起泡介質,具有較低的表面張力,易于在溶液表面鋪展。自動在泡沫表面展開,會帶走鄰近表面的一層溶液,使液膜局部變薄,達到臨界厚度,液膜破裂,泡沫破壞。消泡劑在溶液表面鋪展越快,則使液膜變的越薄,泡沫破壞速度加快,消泡作用加強。一般能在表面鋪展、起消泡作用的液體,其表面張力都較低,易于吸附于溶液表面,使溶液表面局部表面張力降低(即表面壓增高),發生不均衡現象。于是鋪展即自此局部發生,同時會帶走表面下一層鄰近液體,致使液膜變薄,從而氣泡膜破壞。因此,消泡的原因一方面在于易于鋪展,吸附的消泡劑分子取代了起泡劑分子,形成了強度較差的膜。同時在鋪展過程中帶走鄰近表面層的部分溶液,使泡沫液膜變薄,降低了泡沫的穩定性,使之易于破壞。
一種優秀的消泡劑必須同時兼顧消、抑泡作用,即不但應該迅速使泡沫破壞,而且能在相當長的時間內防止泡沫生成。常常發現有些消泡劑在加入溶液一定時間后,就喪失了效力。要防止泡沫生成,還需再加入一些消泡劑。發生此種情況的原因,可能與溶液中起泡劑(表面活性劑)的臨界膠束濃度是否超過有關。在超過的溶液中,消泡劑(一般為有機液體)有可能被增溶,以致于失去在表面鋪展的作用,消泡效力大減。經過一段時間后,隨著消泡劑被逐步增溶,消泡效果相應減弱。
消泡劑組分及功能
消泡劑有多種不同功能的組分組成,按各自功能分類有五類;即主要防泡劑、輔助防泡劑、載體、乳化劑或展開劑、穩定劑或配
合劑。
(1) 主要防泡劑:消泡劑中主要活性組分,通常是不溶性的顆粒狀物質,如被硅油處理過的疏水二氧化硅、脂肪胺、石蠟等。
(2) 輔助消泡劑:是起調節作用的活性組分,改善主消泡劑的表面效應,它的存在可對主消泡劑其增效作用。如脂肪醇、脂肪酸酯等。
(3) 載體:載體對主要和輔助消泡劑起支持的作用,誰就是最為方便和經濟的載體
(4)乳化劑和展開劑:其作用是使消泡劑活性組分在起泡的介質中立即分散,更快更多地接觸表面,從而提高消泡劑的展開效率。常用的乳化劑有有機酯及乙基氧化產品。
(5)穩定劑與配合劑:其作用是提高消泡劑穩定性和貯存時間的添加劑,在水基消泡劑的穩定劑常是一種防腐劑,防止產品在貯存過程中被細菌破壞。配合劑常用的有油酸、己二醇等。
有機硅消泡劑組分及功能
活性組分
有機硅消泡劑的主要組分是由聚硅氧烷(英文名:Polysiloxane,Silicones)中能在室溫下能保持液態的線狀聚硅氧烷(又稱硅油)作為活性劑,是一類應用最廣的高效消泡化合物。聚硅氧烷主要有以下類型;
聚二甲基硅氧烷:分子式如下:Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3
乙二醇硅氧烷:分子式如下:
硅油常溫下是不揮發的油狀液體,在水、動植物油及礦物油中不溶,或溶解度很小,既能耐高溫,也能乃低溫。化學性能惰性,物理性性能穩定,無生物活性。性能
有機硅消泡劑的消泡功能按破跑。脫泡 抑跑三種機理進行定義。
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特性
【外觀】白色粘稠乳液
【PH 值】6-8
【水稀釋性】 0.5%-5.0%的發泡液稀釋
【揮發性】不揮發物
【穩定性】3000轉/20分鐘不分層
【離子特性】非離子型
【耐溫特性】130℃不破乳、不漂油、不分層