前言：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中, 泡沫無(wú)處不在：各類加工液的機(jī)槽;各類工業(yè)清洗池;各類工業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品及制劑中;石油化工的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中, 水處理等等。泡沫, 給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)種種問(wèn)題: 為了防止泡沫溢出, 投料系數(shù)被迫降低 30%~ 50%; 泡沫溢出導(dǎo)致原材料的浪費(fèi);泡沫占據(jù)空間, 影響反應(yīng)速度, 生產(chǎn)周期被迫延長(zhǎng);泡沫會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì), 如涂料, 塑膠制品;泡沫的產(chǎn)生, 對(duì)工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響, 造成操作波動(dòng), 質(zhì)量不穩(wěn)定。針對(duì)泡沫問(wèn)題, 最直接的解決方式就是使用消泡劑。

有機(jī)硅消泡劑的作用機(jī)理

有機(jī)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(jī)硅化合物(硅油)干擾氣液界的表面張力，導(dǎo)致消泡效果。

當(dāng)有機(jī)硅加到泡沫介質(zhì)中時(shí)，硅油的小顆粒落到泡的表面，同時(shí)有效地降低接觸點(diǎn)的表面張力，在泡外皮引起一個(gè)薄弱點(diǎn)，從而引起破泡。

最佳消泡活性標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)區(qū)內(nèi)。硅油借助于生產(chǎn)加工時(shí)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(diǎn)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(wěn)定態(tài)，加快引起連續(xù)破泡的效果，至最后達(dá)到穩(wěn)定態(tài)。如果是乳液狀消泡劑，乳液太穩(wěn)定，將減少消泡作用。穩(wěn)定性差時(shí)，有較大活性。因此，需要在穩(wěn)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(jī)硅化合物。

消泡劑的機(jī)能，也有按破泡、脫泡、抑泡三種機(jī)理進(jìn)行定義。

破泡：相對(duì)于泡沫，從空氣側(cè)進(jìn)入泡中，將泡合一破壞。

抑泡：從液體側(cè)進(jìn)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。

圖：消泡劑的作用示意圖

消泡劑有油型、溶液型、乳液型，固體粉末型及復(fù)合型等。均應(yīng)具備下述性質(zhì)：

1、消泡力強(qiáng)，用量少;

2、加入后不影響體系基本性質(zhì);

3、表面張力小;

4、與表面平衡性好;

5、擴(kuò)散性、滲透性好;

6、耐熱耐酸耐堿好;

7、化學(xué)性穩(wěn)定、耐氧化性強(qiáng);

8、氣體溶解性，透過(guò)性好;

9、在起泡溶液中溶解性小;

10、生理安全性高。

有機(jī)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(fù)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(zhì)消泡場(chǎng)合)或制成高濃度硅膏，用時(shí)采用涂抹法或臨時(shí)稀釋后使用。

圖：二甲基硅油結(jié)構(gòu)式

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(kuò)散，硅油或微滴發(fā)揮消泡作用(一般高、低粘度硅油調(diào)合)或制成硅油/礦物油分散體。石油工業(yè)需要大量有機(jī)硅表面活性劑作破乳劑用。

3、固體粉劑消泡劑：

含質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%~5%有機(jī)硅消泡成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jī)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(jī)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(diǎn)以上消泡，適合高溫高壓噴射染色等消泡。

圖：聚醚改性硅油結(jié)構(gòu)式

“自乳化型”消泡劑耐熱、機(jī)械穩(wěn)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(jī)硅消泡劑的應(yīng)用

1、紡織印染：

(1)上漿工藝：水乳劑型有機(jī)硅消泡劑，如：BD-304(或有機(jī)硅聚醚)，上漿槽內(nèi)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。化纖油劑配方中應(yīng)含有機(jī)硅聚醚硅油。

(3)退漿精煉：選用含聚醚有機(jī)硅，如：BD-3055。

(4)漂白：酸性較強(qiáng)，有機(jī)硅消泡劑。

(5)染色：有機(jī)硅乳液消泡劑。噴射染色最好選用聚醚有機(jī)硅，高溫消泡、低溫水溶，不沾污織物。

2、石化工業(yè)：

(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(diǎn)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(chǎn)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(dá)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(nèi)燃、噴氣、航空燃料)用氰烷基聚硅氧烷分散在高閃點(diǎn)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(rùn)滑油：如內(nèi)燃機(jī)、汽車潤(rùn)滑劑、金屬加工液、壓縮機(jī)油等，當(dāng)用硅油添加作消泡，是因?yàn)橐韵聝?yōu)點(diǎn)：

A、難溶于潤(rùn)滑油，處于分散狀態(tài)，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(jìn)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(shí)使局部表面張力降低，因泡膜表面張力不均勻而破泡。

重質(zhì)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(rùn)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(yè)

(1)制漿：有機(jī)硅乳液消泡劑(90g/T紙)。

(2)涂布紙：涂層涂料，壓光后印刷畫報(bào)等的用紙，涂布?xì)馀菀话阌梅枪柘輨?/p>

(3)污水處理：水乳劑型有機(jī)硅消泡劑，如BD-303有機(jī)硅消泡劑。

4、涂料、油墨中的應(yīng)用

I、涂料生產(chǎn)中對(duì)消泡劑的要求：

(1)與泡沫表面的活性物質(zhì)有一定親和力，但再氣泡液中應(yīng)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(yīng)使乳液(乳膠)穩(wěn)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(zhì)，如礦物油、高級(jí)醇、有機(jī)硅樹(shù)脂，有機(jī)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(jī)溶劑中的物質(zhì)，如低級(jí)醇、有機(jī)硅樹(shù)脂(有機(jī)硅樹(shù)脂用量要適量，過(guò)量易縮裂、陷穴，現(xiàn)多采用改性的有機(jī)硅樹(shù)脂或經(jīng)乳化的有機(jī)硅樹(shù)脂)。

II、水性涂料中推薦使用的有機(jī)硅消泡劑：

(1)硅油、疏水SiO2混合物適用：環(huán)氧樹(shù)脂，澆涂，用量0.3%;熱塑丙烯酸樹(shù)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(shù)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(shù)脂，印刷、油墨，用量0.1%;空氣干燥型丙烯酸樹(shù)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(shù)脂，澆涂，用量0.5%。

5、洗滌劑工業(yè)用有機(jī)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(wú)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(shí)加入液體產(chǎn)品時(shí)透明且有消泡活性。

6、食品工業(yè)用有機(jī)硅消泡劑：

食品專用聚硅氧烷樹(shù)脂：二甲基聚硅氧烷為主體，含15%以下SiO2食品為水溶液時(shí)，用其乳化后的產(chǎn)品，其它均可直接用油型的產(chǎn)品，用量控制0.05g/Kg以下，此類消泡場(chǎng)合包括發(fā)酵及制糖，硅-乙二醇共聚物適合發(fā)酵過(guò)程抑泡。

結(jié)語(yǔ)：工業(yè)生產(chǎn)的中的泡沫雖然細(xì)小, 但帶來(lái)的影響是不小的,選擇合適的消泡劑, 能有效減輕泡沫對(duì)生產(chǎn)的影響, 提高生產(chǎn)效率, 保證產(chǎn)品品質(zhì)。隨著行業(yè)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)硅類消泡劑的發(fā)展和應(yīng)用將會(huì)滲透到各種工業(yè)和化工生產(chǎn)領(lǐng)域。

有機(jī)硅論壇