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水性消泡剂消除泡沫、抑制泡沫的原理

  水性消泡剂机理      泡及泡沫常伴随着人们的生活和生产,有时需要利用它,像浮选、灭火、除尘、洗涤、制造泡沫陶瓷等;有时需要消除它,如发酵、涂料、造纸、印染、排除体内器官胀气、锅炉用水、废水处理及棱镜(或玻璃)的制造等蛋液消泡剂。所谓“泡”或“气泡”是指不溶性气体存在于液体或固体中,或存在于以它们的薄膜包围的独立的气泡。许多气泡聚集在一起彼此以薄膜隔开的积聚状态谓之泡沫。气泡是一种具有气/液、气/固、气/液/固界面的分散体系,后者常见于选矿及油田体系的消泡剂。    一般而言,纯水和纯表面活性剂不起泡,这是因为它们的表面和内部是均匀的,很难形成弹性薄膜,即使形成亦不稳定,会瞬间消失。但在溶液中有表面活性剂的存在,气泡形成后,由于分子间力的作用,其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附,形成规则排列,其亲水基朝向水相,疏水基朝向气泡内,从而在气泡界面上形成弹性膜,其稳定性很强,常态下不易破裂。泡沫的稳定性与表面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。再者,气泡与液体的表面张力反变相关,其张力愈小,则愈易起泡。再者,气泡与液体的表面张力反变相关,其张力愈小,则愈易起泡。在生活和生产中,有时泡沫的出现,给人们带来诸多不便,故必须消泡。      凡能破坏泡沫稳定性的因素,均可用于消泡。消泡涵盖“抑泡”和“破泡”两重因素。有机硅水性消泡剂即赋此功能,它能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力,防止形成泡沫,或使原有泡沫减少,通常具有选择性作用。一般物理消泡法难于瞬间消泡,而化学消泡和界面化学消泡,则十分快捷、便当、高效。      概而言之,水性消泡剂是指具有化学和界面化学消泡作用的药剂。作为水性消泡剂,有低碳醇、矿物油、有机极性化合物及硅树脂等。其形态有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作为水性消泡剂均具消泡力强、化性稳定、生理惰性、耐热、耐氧、抗蚀、溶气、透气、易扩散、易渗透、难溶于消泡体系且无理化影响、水性消泡剂用量少、高效等特点。      水性消泡剂品种繁多,用途广泛。水性消泡剂“抑泡”、“破泡”过程是:当体系加入水性消泡剂后,其分子杂乱无章地广布于液体表面,抑制形成弹性膜,即终止泡沫的产生。当体系大量产生泡沫后,加入水性消泡剂,其分子立即散布于泡沫表面,快速铺展,形成很薄的双膜层,进一步扩散、渗透,层状入侵,从而取代原泡膜薄壁。由于其表面张力低,便流向产生泡沫的高表面张力的液体,这样低表面张力的水性消泡剂分子在气液界面间不断扩散、渗透,使其膜壁迅速变薄,泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层强力牵引,这样,致使泡沫周围应力失衡,从而导致其“破泡”。不溶于体系的水性消泡剂分子,再重新进入另一个泡沫膜的表面,如此重复,所有泡沫,全部覆灭。在工业生产中,会产出很多对生产不易的泡沫。这时就需要消泡,水性消泡剂的种类很多,有水性水性消泡剂和油性水性消泡剂。      近来水性消泡剂的研究主要集中在有机硅化合物与表面活性剂的复配、聚醚与有机硅的复配、水溶性或油溶性聚醚与含硅聚醚的复配等复配型水性消泡剂上,复配是水性消泡剂的发展趋势之一。就目前水性消泡剂而言,聚醚类与有机硅类水性消泡剂的性能最为优良,对这两类水性消泡剂的改性与新品种的开发研究也比较活跃。最新的水性消泡剂种类是硅醚共聚类的,这类水性消泡剂消泡快,抑泡时间长,耐碱耐酸,耐高温,相容性好,既有普通水性消泡剂相容性好的特点,又有有机硅类水性消泡剂消泡效果好的特点。