1、消泡劑的種類及不同種類優(yōu)缺點

1.1.1　消泡劑的種類

消泡劑按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以有很多種方法, 如按形式分可分為固體顆粒型、乳液型、分散體型、油型和膏型五大類;按消泡劑在不同工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用可以分為紡織工業(yè)消泡劑、造紙工業(yè)消泡劑、涂料工業(yè)消泡劑、食品工業(yè)消泡劑和石油工業(yè)消泡劑等 ;按消泡劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成可以分為礦物油類、醇類、脂肪酸及脂肪酸酯類、酰胺類、磷酸酯類、有機(jī)硅類、聚醚類、聚醚改性聚硅氧烷類消泡劑。

1.2.1　不同種類消泡劑的優(yōu)缺點

礦物油類、酰胺類、低級醇類、脂肪酸及脂肪酸酯類、磷酸酯類等有機(jī)物消泡劑的研究應(yīng)用較早, 屬于第一代消泡劑, 其具有原料易得、環(huán)保性能高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點;缺點在于消泡效率低、專用性強、使用條件苛刻等。

聚醚類消泡劑是第二代消泡劑, 主要包括直鏈聚醚、由醇或氨為起始劑的聚醚、端基酯化的聚醚衍生物三種。聚醚類消泡劑最大的優(yōu)點在于抑泡能力強, 除此以外, 還有些聚醚類的消泡劑具有耐高溫、耐強酸強堿等優(yōu)良性能;缺點是使用條件受溫度限制、使用領(lǐng)域窄、消泡能力較差、破泡速率低等。

有機(jī)硅類消泡劑(第三代消泡劑)有較強的消泡性能、快速的破泡能力、揮發(fā)性低、對環(huán)境無毒害、無生理惰性、使用范圍廣等優(yōu)點, 因此有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力, 但是抑泡性能較差。

聚醚改性聚硅氧烷消泡劑同時兼有聚醚類消泡劑和有機(jī)硅類消泡劑的優(yōu)點, 是消泡劑的發(fā)展方向。有時還可以根據(jù)其逆溶解性重復(fù)利用,但是目前此類消泡劑的種類較少, 還處于研發(fā)階段, 生產(chǎn)的成本較高。

2.2　消泡劑的消泡機(jī)理

關(guān)于消泡劑的作用機(jī)理至今還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識, 根據(jù)前人所提出的消泡劑機(jī)理, 大致可以將消泡劑分為以下三種:

2.2.1　具有概括性的消泡機(jī)理

典型的具有概括性的消泡機(jī)理是Robinson消泡機(jī)理和羅斯假說。其中Robinson機(jī)理是羅斯假說的基礎(chǔ), 它主要強調(diào)了消泡劑破壞泡沫的排液和Marangoni效應(yīng)實現(xiàn)消泡;羅斯假設(shè)是在消泡劑顆粒為非可溶小滴物質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的, 而實際上有的消泡劑產(chǎn)生消泡作用是在溶解狀態(tài)下進(jìn)行的, 所以羅斯假說的消泡機(jī)理并不全面。

2.2.2　聚硅氧烷消泡劑的作用機(jī)理

具有代表性的聚硅氧烷消泡機(jī)理主要有“架橋-鋪展”機(jī)理、“架橋-脫濕”機(jī)理 、“鋪展-液體夾帶”機(jī)理等。“架橋-鋪展”機(jī)理主要從“聚硅氧烷自身張力比較低, 容易在液膜上鋪展”這一基本點出發(fā), 它強調(diào)的是消泡劑液滴易變形, 但是這種理論不能解釋單獨的聚硅氧烷與聚硅氧烷和固體離子混合物作為消泡劑時之間的消泡差異。“架橋-脫濕”機(jī)理主要是從聚硅氧烷自身具有疏水性的角度出發(fā), 但對于粘度很大的聚硅氧烷的消泡作用就不能很好的解釋。“鋪展-液體夾帶”機(jī)理尚不能被證實, 因為有些事實表明聚硅氧烷有時候并沒有在泡膜表面鋪展, 可是同樣可以破泡。

2.2.3　疏水固體顆粒的消泡機(jī)理

疏水性的固體顆粒在泡沫體系中, 首先會吸引表面活性劑的疏水端, 使得疏水性的固體顆粒變?yōu)橛H水性的, 從而降低了泡膜中表面活性劑的濃度, 促使泡沫破裂。這種消泡機(jī)理不能解釋其它消泡劑的作用機(jī)理, 過于片面。

還有些泡沫破裂的原因是消泡劑擴(kuò)展作用產(chǎn)生的沖擊、使表面活性劑被增溶破泡、電解質(zhì)瓦解液膜表面雙電層的破泡等。從以上這些消泡機(jī)理可以看出, 每種消泡劑對不同的泡沫體系, 其作用的側(cè)重點不同, 但都是通過破壞泡沫的穩(wěn)定因素實現(xiàn)消泡。

3.3　消泡劑的作用因素

泡沫體系的多樣性決定了泡沫穩(wěn)定因素的多樣性, 消泡劑種類的多樣性決定了消泡機(jī)理的多樣性, 隨著對消泡機(jī)理的研究深入, 人們越來越多的發(fā)現(xiàn)沒有一種機(jī)理可以解釋所有消泡劑的作用機(jī)理, 也就是說消泡劑的作用機(jī)理因情況的不同而不同。消泡劑的作用機(jī)理主要體現(xiàn)在以下三個方面:

三個方面 :

(1)消泡劑微滴侵入液膜擴(kuò)展, 頂替原來液膜表面上溶劑, 降低此處的表面張力, 使得液膜內(nèi)部受力不均, 從而促使液膜破裂。

(2)消泡劑破壞膜彈性使液膜失去自修復(fù)作用而消泡。

(3)消泡劑降低液膜黏度促使液膜的排液速率和氣體的擴(kuò)散速率使泡沫壽命縮短而消泡。