消泡剂在水处理、涂料、纺织印染、造纸等行业中颖颖比较广,消泡剂是一些产生过程中必不可少的助剂,可以消除有害泡沫,加快生产效率、防止泡沫对产品质量产生影响。本文浅析泡沫的起泡原因,以及消泡解决方案-消泡剂主要成分的作用。
(图:消泡剂在乳液中的应用)
工业生产过程中由于大量使用助剂,以及一些生产工艺也容易导致泡沫。泡沫是气体分散在液体中的分散体系。其中液体所占体积很小,泡沫占的体积很大,气体被连续的液膜分隔开,形成大小不等的起泡,具有很大的气液表面。
泡沫是一个不稳定的体系,不过通常起泡体系中含有表面活性物质或起泡物质,会导致泡沫体系的表面张力发生改变,导致泡沫容易产生且稳定。如:涂料生产过程中,除了成膜物质、颜料、溶剂等成分,通常还须要添加分散剂、乳化剂、增稠剂和杀菌剂等进行制备,其中不少助剂属于表面活性物质,在涂料高速搅拌工艺中很容易产生泡沫,泡沫不及时消除,容易影响涂膜的成膜性,产生成膜缺陷等。常见的解决方法是添加消泡剂进行消泡和抑泡。消泡剂一般具有较低表面张力,因此可以在泡沫体系表面展开,使泡沫表面粘度下降,排液迅速增加,消泡泡沫。
(图:起泡原因分析)
消泡剂并非由一种物质组成,而是含多种成分,少则2~3种,多则5种以上,按基本功能分为5类:主要载体、防泡剂、辅助防泡剂、稳定剂或配合剂、乳化剂或展开剂等。其主要成分作用如下:
1、载体
载体对主要防泡剂和辅助防泡剂起支持介局的作用,便于将它们掺入起泡体系中。载体占消淮剂配方的大部分,它们通常是烃类油或水,有时也使用其他物质:如脂肪醇、脂肪酸酯或溶剂等。此外,载体对消泡剂性能还有促进作用。
2、防泡剂
主要防泡剂是消泡剂中的主要活性成分,通常为不溶性颗粒状物质,如疏水的二氧化硅(用硅油处理过)、脂肪胺、石蜡、脂肪酸和脂肪酸酯等。
主要防泡剂既不溶于载体中,也不溶于起泡介质中。有时,一些防泡剂在低温时溶于起泡介质中,当温度升高时,则会从溶液中析出如聚氧Z烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。主要防泡剂是消泡剂中最重要的配方,有时它在消泡剂的混合成分中的含量并非最多。
3、辅助防泡剂
辅助防泡剂是起调节作用的活性组分,对防泡剂可产生增效作用。辅助防泡剂的加入可调节主要防泡剂在载体或在起泡介质中的溶解度、结晶度和铺展作用,改良主要防泡剂的表面效应。辅助防泡剂是脂肪醇、脂肪酸酯、聚硅氧烷和某些非油溶性聚合物。
(图:消泡剂的成分)
4、稳定剂或配合剂
稳定剂与配合剂是提高消泡剂稳定性的添加剂,它们通常为市要防泡剂、辅助防泡剂和载体的助溶剂。在水基消泡剂中,稳定剂可以是一种防腐剂,以防止产品在存放过程中被细菌破坏。
5、乳化剂或展开剂
消泡剂的主要活性成分与起泡介质是不相混溶的,但在消泡过程中,它必须迅速乳化分散进入起泡体系或在泡沫表面铺展。
因此,在消泡剂中必须加入乳化剂或展开剂。它们与主要防泡剂、辅助防泡剂、载体等主要成分掺合,一起加入到起泡体系中,使消泡剂的主要成分在起泡介质中立即分散,帮助消泡剂更快、更多地接触表面,从而提高消泡剂的展开效率。
常用的乳化剂或展开剂为酯、乙氧基化产品、脱水山梨糖醇羧酸酯、非离子硅氧烷表面活性剂和醇的硫酸酯等。
(图:消泡剂的配方)
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