消泡剂的原理种类选择.docx

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消泡剂的原理种类选择

泡Bubble

　　一般来说，泡沫是气体在液体中的粗分散体，属于气-液非均相体系。

体积密度接近气体而不接近液体的气-液分散体。

气-液分散体分为液多气少的“气泡分散体”和气多液少的“泡沫”。

如上图。

　　什么是泡沫？

泡沫可定义为液体介质中稳定的气体。

液体中不含表面活性剂时，气泡会迁移至液体表面，破裂消失，液体中含有表面活性剂时，气泡表面形成膜板，成为稳定的泡沫，膜板的厚度为几个um。

马兰哥尼效应阻止气泡膜的排液，恢复气泡膜厚度.

　　气泡向空气排放气体，气泡破裂。

影响此一过程的因素是气泡的表观粘度和稠密度影响到消泡剂微粒在气泡表面膜上的渗透扩散.

消泡Defoaming

　　抑泡anti-Foaming

　　长时间的消泡又称抑泡，抑泡时间的长短正是消泡剂品质优劣的最主要标志。

多数场合下我们使用消泡剂正是利用它的抑泡性能，而不是初始的消泡性。

消泡剂Defoamer

破泡剂·抑泡剂·脱泡剂总称为消泡剂。

　　破泡:

相对于泡沫（泡沫聚合体）,从空气侧侵入泡中,将泡合一破坏。

抑泡:

从液体侧侵入泡中,将泡合一破坏,令泡沫难以产生。

　　脱泡:

从气泡的界面侵入泡中,令气泡合一浮出液面。

概述

　消泡剂又称为抗泡剂

　　在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂。

　　消泡剂的种类很多，有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的，具有消泡速度更快，抑泡时间更长，适用介质范围更广，甚至苛刻介质环境如高温、强酸和强碱的特点。

广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫。

消泡剂的消泡机理

　　1．泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭

　　该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。

因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。

表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。

　　2．消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭

　　消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

　　3．消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭

　　泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡作用。

　　4．添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭

　　在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡的作用。

　　5．增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭

　　某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使助泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。

有这种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。

　　6．电解质瓦解表面活性剂双电层而导致气泡破灭

　　对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用,产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。

消泡剂的组成：

（1）活性成份

　　作用：

破泡、消泡，减小表面张力：

　　代表物：

硅油、聚醚类、高级醇等。

（2）乳化剂

　　作用：

使活性成分分散成小颗粒，便于分散在水中，更好的起到消泡、抑泡效果。

　　代表物：

壬（辛）基酚聚氧乙烯醚、皂盐、op系列等、吐温系列、斯盘系列等。

　　（3）载体

　　作用：

有助于载体和起泡体系的结合，易于分散到起泡体系里，把两者结合起来，其本身的表面张力低，有助于抑泡，且可以降低成本。

　　代表物：

除水以外的溶剂，如脂肪烃、芳香烃、含氧溶剂等

　　（4）乳化助剂

　　作用：

使乳化效果更好。

　　代表物：

*分散剂：

疏水二氧化硅等；*增粘剂：

CMC、聚乙烯醚等。

消泡剂的种类

　　1）抗泡沫剂;抗泡沫添加剂;消泡剂;antifoamingagent;defoamingagent

　　2）防沫剂;消泡剂;antifoamingagent

　　3）脱泡剂;消泡剂;defoamingagent;defoamer;airreleaseagent

　　4）消泡剂;破泡剂;antifoamingagent;foambreaker;antifoamagent

　　5）食品消泡剂;deformingagentsforgood

　　6）纸浆消泡剂;defoamingagentofpulp

　　7）食品消泡剂;foodantifoamingagents

　　8）有机硅消泡剂;siliconedefoamer

　　9）钻井液消泡剂;defoamerfordrillingfluid

一、按成分分为：

　　1、天然油脂（即豆油、玉米油等）

　　优点：

来源容易，价格低，使用简单；

　　缺点：

如贮存不好，易变质，使酸值增高。

　　2、聚醚类消泡剂

　　种类挺多，主要有以下几种：

　　a.GP型消泡剂

　　以甘油为起始剂，由环氧丙烷，或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行加成聚合而制成的

　　GP型的消泡剂亲水性差，在发泡介质中的溶解度小，所以宜使用在稀薄的发酵液中。

它的抑泡能力比消泡能力优越，适宜在基础培养基中加入，以抑制整个发酵过程的泡沫产生。

　　b.GPE型消泡剂即泡敌

　　在GP型消泡剂的聚丙二醇链节末端再加成环氧乙烷，成为链端是亲水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油，也叫。

按照环氧乙烷加成量为10%，20%，……50%分别称为GPE10，GPE20，……GPE50。

　　GPE型消泡剂亲水性较好，在发泡介质中易铺展，消泡能力强，但溶解度也较大，消泡活性维持时间短，因此用在粘稠发酵液中效果较好。

　　c.GPES型消泡剂：

有一种新的聚醚类消泡剂，在GPE型消泡剂链端用疏水基硬脂酸酯封头，便形成两端是疏水链，当中间隔有亲水链的嵌段共聚物。

这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面，因而表面活性强，消泡效率高。

　　3、高碳醇

　　高碳醇是强疏水弱亲水的线型分子，在水体系里是有效的消泡剂。

七十年代初前苏联学者在阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂的水溶液中试验，提出醇的消泡作用，与其在起泡液中的溶解度及扩散程度有关。

C7~C9的醇是最有效的消泡剂。

　　C12~C22的高碳醇借助适当的乳化剂配制成粒度为4~9μm，含量为20~50%的水乳液，即是水体系的消泡剂。

　　还有些成酯，如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素发酵中具有消泡作用，后者还可作为前体。

　　磷酸三丁酯（CAS:

126-73-8）做为古老的消泡剂，仍然被工业界广泛使用着，因其极低的表面张力（27.7925℃）,极低的水溶性（0.6125℃,溶剂溶于水）,消泡效果显著,但因其有刺激性及一定的毒性，较多用于不与食品/日用化妆品接触的其他工业。

　　4、硅类

　　最常用的是聚二甲基硅氧烷，也称二甲基硅油。

它表面能低，表面张力也较低，在水及一般油中的溶解度低且活性高。

它的主链为硅氧键，为非极性分子。

与极性溶剂水不亲和，与一般油的亲和性也很小。

它挥发性低并具有化学惰性，比较稳定且毒性小。

纯粹的聚二甲基硅氧烷，不经分散处理难以作为消泡剂。

可能是由于它与水有高的界面张力，铺展系数低，不易分散在发泡介质上。

因此将硅油混入SiO2气溶胶，所构成的复合物，即将疏水处理后的SiO2气溶胶混入二甲基硅油中，经一定温度、一定时间处理，就可制得。

　　有机硅消泡剂系由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化而成。

其特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。

它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。

它具有较好的热稳定性，可在5℃-150℃宽广的温度范围内使用；其化学稳定性较好，难与其他物质反应，只要配置适当，可在酸、碱、盐溶液中使用，无损产品质量；它还具有生理惰性LD250g/Kg鼠，通常用于食品和医药行业。

它对所有气泡体系兼具有抑泡、破泡功能，隶属广谱型消泡剂范畴。

它被广泛用于洗涤剂、造纸、纸浆、制糖、电镀、化肥、助剂、废水处理等生产过程中的消泡。

在石油工业中，它被大量用于天然气的脱硫，加速油气分离；它还被用于乙二醇的干燥、芳香烃的萃取、沥青的加工、润滑油的脱蜡等装置中控制或抑制气泡。

在纺织工业中，它用于染色、精练、上浆等过程中的消泡；在化学工业中它被用于合成树脂、胶乳、涂料、油墨等过程中的消泡；在食品工业中它被用于各种浓缩、发酵、蒸馏过程的消泡。

可将硅脂涂在锅壁上、出口处或涂在金属网上，进行消泡。

将硅脂配成溶液，可用于油相系统消泡。

将硅脂加低粘度硅油配成水乳液，可用于多种水相系统消泡。

在医学上，通常用于患者术前、X光和胃镜检查前清除脏器或胃内器官的胀气。

消泡剂大致可分两类:

一类能消除已产生的气泡,如乙醇等;另一类则能抑制气泡的形成如乳化硅油等。

我国许可使用的消泡剂有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯

　　5、聚醚改性硅

　　结合了聚醚跟有机硅消泡剂二者的优点，具有无毒无害，对菌种无害，添加量极少，是一种高性价比的产品。

　　聚醚改性有机硅，是在硅氧烷分子中因如聚醚链段制得的聚醚-硅氧烷共聚物（简称硅醚共聚物）。

聚硅氧烷类消泡剂具有消泡迅速，抑泡时间长和安全无毒等特点，但它难溶于水，耐高温，耐强碱性差，聚醚类消泡剂水溶性好，耐高温，耐强碱性强，但其消泡速度和抑泡时间都不甚理想，通过缩合技术接枝在聚硅氧烷链上引入聚醚链，使之具有二类消泡剂的优点，成为一种性能优良，有广泛应用前景的消泡剂。

在硅醚共聚物的分子中，硅氧烷段是亲油基，聚醚段是亲水基。

聚醚链段中聚环氧乙烷链节能提供亲水性和起泡性，聚环氧丙烷链节能提供疏水性和渗透力，对降低表面张力有较强的作用。

聚醚端基的基团对硅醚共聚物的性能也有很强的影响。

常见的端基有羟基、烷氧基等。

调节共聚物中硅氧烷段的相对分子质量，可以使共聚物突出或减弱有机硅的特性。

同样，改变聚醚段的相对分子质量，会增加或降低分子中有机硅的比例，对共聚物的性能也会产生影响。

聚醚改性有机硅消泡剂很容易在水中乳化，亦称作“自乳化型消泡剂”，在其浊点温度以上时，失去对水的溶解性和机械稳定性，并耐酸、碱和无机盐，可用于苛刻条件下的消泡，广泛用于涤纶织物高温染色工艺、发酵工艺中的消泡。

此外，也可用于二乙醇胺脱硫体系的消泡及各种油剂、切削液、不冻液、水性油墨等体系的消泡，也适用于即印刷行业感光树脂制版后，洗掉未固化树脂的消泡，是一种很有代表性、性能优良、用途广泛的有机硅消泡剂。

聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主要组成物质适当配合而成，以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡剂是消泡体系中一类理想的消泡剂，就是因为其不溶于水，较难乳化，聚二甲基硅氧烷比碳链烃表面性能低，因此比通常在纺织业中应用的表面活性剂表面张力更低。

单纯的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而迟缓，消泡作用需要二氧化硅粒子来加强，二氧化硅粒子被硅油带到泡沫的空气—水界面上并进入气泡液膜由于其疏水性,与表面活性剂发泡液滴的接触角大于90°,从而迫使发泡液体从固体疏水粒子表面排开,引起泡沫的局部迅速排液而导致破裂。

这样,由于协同作用,两种组成物产生了良好的消泡效果。

　　6、新型自乳化消泡剂

　　含特殊改性的聚硅氧烷。

具有极好的耐热性和耐酸碱性及化学稳定性，可在很宽的温度范围内广泛用于各种恶劣体系的泡沫消去和抑制。

　　7、聚硅氧烷消泡剂

　　聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主要组成物质适当配合而成，以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡剂是消泡体系中一类理想的消泡剂，就是因为其不溶