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摘要:介紹了聚醚改性硅油消泡劑的發展背景、分子結構和消破機理,簡要概述了聚醚改性硅油消破劑的結構特征,討論了消泡劑主要存在問題,同時提出了今后的研究方向。關鍵詞: 消泡劑;研究進展;作用機理;發展趨勢
泡沫無時無刻存在人們生活與生產之中,過量的泡沫會給生產、加工帶來諸多不便,甚至會影響到產品的質量。目前,消泡劑在混凝土摻量的外加劑中,聚羧酸減水劑是混凝土配合比中的第五組分,成為混凝土中重要組成部分。由于聚羧酸母液本身具有很大的含氣量,使混凝土產生氣泡現象。若消泡劑與聚羧酸減水劑復配時,就會混凝土很多大氣泡,有效緩解泡沫對混凝土的不良影響,提高生產效率,這些都是頗受關注的問題[1-4]。
1 消泡劑的發展背景
消泡劑發展歷程中,主要分為四個階段。
類消泡劑,主要是由各種有機物構成,如:脂肪酸、礦物油、脂肪酰胺、低級醇類等。這種消泡劑多數為天然物質,對環境污染小,價格低廉。由于消泡性能比較弱,對于大量泡沫的情況不能滿足生產的要求[5]。
第二類是聚醚類消泡劑,分子通式為:CnH(2n+1)O(EO)a(PO)bH,聚氧乙烯基鏈段(EO)是親水基;聚氧丙烯基鏈段(PO)是親油基[6]。這種消泡劑抑泡性能好,、無刺激、并且具有良好的分散性。在實際生產中調節聚醚的相對分子量和聚醚鏈段中EO、PO的比例,來滿足各個生產領域的需求。目前市場上存在的聚醚型消泡劑主要有直鏈聚醚、醚胺、脂肪醇聚醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、等聚醚衍生物[7-8]。
第三類是有機硅消泡劑[9-10],這類消泡劑較前兩者消泡性能更佳。通常,分子量較大的硅油在表面活性劑溶液中不溶,而對于小分子硅油很容易被表面活性劑分子增溶,從而改變了消泡劑的組成,使消泡性能減弱。對于硅油復配的的消泡劑,不溶于水也不溶于礦物質油中,因此抑泡能力較強,同時其也大大增強其破泡效果。由于Si-O鍵和Si-C鍵相對比較穩定,允許在含有少量酸、堿、鹽的體系中使用。工業生產中常用的有機硅消泡劑,多數是在硅油中添加分散助劑制得的一類硅油二次加工制品,那些都屬于液體混合物?;旌衔飶耐庥^和流動性主要分為硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固體型五類[11]。
第四類消泡劑是聚醚改性硅油消泡劑[12],在前幾代消泡劑的基礎上應運而生,力求把聚醚、有機硅的優點整合,將聚醚鏈段引入硅油鏈段上,具有更強的消泡、抑泡性能。聚醚改性硅油屬于新型的特種有機硅表面活性劑,采用含有雙鍵的聚醚與低含氫硅油通過加成反應而成,是一種性能獨特的有機硅非離子表面活性劑,其既保留了硅油的耐高低溫性、耐候性、脫模性、憎水性以及生理惰性等性能,又具有聚醚無刺激性、高表面活性及易于分散的特性,聚硅氧烷鏈段親油,聚醚鏈段親水,這就造就了聚醚改性硅油既能溶于水相也能溶于油相,因此可作為有機硅表面活性劑使用;聚醚鏈段還可以作為乳化劑使乳液的性能保持穩定,有很好的分散性能。因此,聚醚改性硅油在水體系中有持久的消泡效果。由于聚醚改性硅油具有良好的耐熱性,抗剪切性及耐酸、堿性能,且無味、儲存穩定,因而被廣泛應用,尤其是在硅油消泡劑難以解決時進行應用。
1.泡沫局部表面張力降低導致泡沫破滅。
該種機理的起源是將高級醇或 植物油撒在泡沫 上,當其溶入泡沫液,會顯著降低該處的表面張力。因為這些物質一般對水的溶解度較小,表面張力的降低僅限于泡沫的局部,而泡沫周圍的表面張力幾乎沒有變化。表面張力降低的部分被強烈地向四周牽引、延伸, 破裂。
2.消泡劑能破壞膜彈性而導致氣泡破滅。
消泡劑添加到泡沫體系中,會向氣液界面擴散,使具有穩泡作用的表面活性劑難以發生恢復膜彈性的能力。
3.消泡劑能促使液膜排液,因而導致氣泡破滅。
泡沫排液的速率可以反映泡沫的穩定性,添加一種加速泡沫排液的物質,也可以起到消泡作用。
4.添加疏水固體 顆??蓪е職馀萜茰?。
在氣泡表面疏水固體顆粒會吸引表面活性劑的 疏水端,使疏水顆粒產生 親水性并進入水相,從而起到消泡的作用。
5.增溶助泡表面活性劑可導致氣泡破滅。
某些能與 溶液充分混合的低分子物質,可以使氣泡表面活性劑被增溶、使其有效濃度降低。有這 種作用的低分子物質如辛醇、乙醇、丙醇等醇類,不僅可減少表面層的表面活性劑濃度,而且還會溶入表面活性劑吸附層,降低表面活性劑分子間的緊密程度,從而減弱了泡沫的穩定性。
消泡劑,也稱消沫劑,是在食品加工過程中降低表面張力,抑制泡沫產生或 已產生泡沫的食品添加劑。我國許可使用的消泡劑有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯 醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷等7種。
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