聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的合成与应用.doc

1、文献综述 1.1 泡沫介绍 1.1.1 泡沫的形成 泡和泡沫是由于表面作用而生成的。当不溶性气体在外力作用下进入液体之中，起泡介质会生成疏水基伸向气泡内部、亲水基伸向液体的弹性薄膜，这层薄膜由于表面张力作用而呈球形，形成泡。由于气液两相密度相差大，液相中的气泡通常会很快上升到液面，如果液面上存在一层较稳定的液膜，使大量气泡集聚则形成泡沫。 1.1.2 泡沫的两面性 泡沫的存在既有好的一面，如有利于洗涤、浮选、灭火、除尘以及制造泡沫塑料和泡沫陶瓷等；但也有其不利面,如在工业生产过程中，只要涉及到搅拌就会存在泡沫的问题，如制浆造纸、纺织印染、涂料加工、污水处理、生物发酵、石油开采与精炼、建筑工业等等。这些工业过程中的泡沫可能会造成很多问题，如生产能力减小、原料浪费、反应周期延长、产品质量下降等等[1]。 1.2 消泡介绍 1.2.1 消泡的含义 消泡包括两方面的含义：一是“抑泡”，即防止气泡或泡沫产生；二是“破泡”，即消除已产生的气泡或泡沫。 1.2.2 工业消泡方法分类 工业消泡的方法分机械（物理）消泡和化学消泡两类。机械方法主要通过调节体系的温度和压力等方法消泡，化学方法主要指向体系中加入一定量的消泡剂。相比较而言，化学方法被认为是高效的方法[2]。 1.3 消泡剂介绍 1.3.1 消泡剂的定义 消泡剂是以低浓度加入起泡介质，能控制泡沫的物质的总称。习惯上，还有破泡剂、防泡剂或抑泡剂等不同名称[3]。 消泡剂是某些生产过程中不可缺少的助剂，它不仅能除去液面上的泡沫，还可以改善过滤、脱水、洗涤和各种浆体的排液效果，确保各类容器的处理容量，提高工业装置的生产效率，因此，各种名目繁多的消泡剂应运而生，逐渐发展成为一大产业。 1.3.2 优良的消泡剂应具备的特性 性能优良的消泡剂一般应具有如下特性： （a）表面张力比起泡介质小，使泡沫形成局部弱点； （b）有正铺展系数，即可在发泡体系的气液界面上迅速铺展； （c）不溶或微溶于起泡介质，且不受起泡体系增溶作用和降解作用的影响。 （d）用量少，消泡、抑泡力强； （e）扩散性和渗透性好； （f）耐热性好； （g）化学稳定性好； （h）对起泡体系是惰性的，加到起泡体系中不影响体系的基本性质； 实际上，完全具备上述特性的消泡剂是不存在的，一种消泡剂一般只对某一种或某几种起泡体系有效；同样，在某一领域中也可以采用不同种类的消泡剂，有时同一种产品在生产过程的不同阶段也可能需要使用不同种类的消泡剂。因此，消泡剂种类和用量的选择都应视具体情况并通过试验确定。 1.3.3 消泡剂的分类 （1）按产品外形不同分： （a）油状型（如亚麻仁油、矿物油、植物油等）； （b）溶液型（如聚醚、部分醇类、硅油溶液等）； （c）乳液型（如乳化硅油、乳化矿物油等）； （d）复合型（如含硅矿物油、硅油改性聚醚等）； （e）固体型（如硬脂酸单甘油酯、粉末状疏水二氧化硅、消泡棒等）。 （2）按是否含硅分： （a）含硅类（如聚硅氧烷改性聚醚、乳化硅油、疏水二氧化硅等）； （b）非硅类（如聚醚、矿物油、高级脂肪酸酯、高级脂肪醇等）。 （3）按所用体系不同分： （a）用于水相体系（如有机硅乳液、聚醚、脂肪酸及皂类等）； （b）用于油相体系（如高级脂肪醇、硅油、矿物油等）。 1.3.4 消泡剂的消泡机理 国外在二十世纪20年代就开始了对消泡剂的研究，而国内则在二十世纪80年代才开始使用[4]。虽然如此,对消泡剂作用机理的研究至今仍没有形成统一的认识[5]。目前，普遍接受的泡沫破坏过程主要有两种： 一种是消泡剂的铺展作用，即隔开气体的液膜由厚变薄直至破裂的过程。当向体系中加入消泡剂，消泡剂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。由于消泡剂表面张力低，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，致使泡沫周围应力失衡，从而“破泡”。不溶于体系的消泡剂分子，再重新进入另一个泡膜的表面，如此重复，所有泡沫，全部覆灭。 另一种是消泡剂的插入作用，即消泡粒子直接插破气泡的过程。有些消泡剂主要是以液滴、固体颗粒或包裹着固体颗粒的液滴形式加入起泡体系，这些疏水的液滴或固体颗粒具有排液性，可以直接进入液膜并在液滴或固体颗粒与液膜的界面处形成液膜的薄弱点，导致液膜破裂。 1.4 国内外消泡剂产品的发展历程及研究进展 1.4.1 发展历程 国内外消泡剂产品的发展大致经历了四个阶段：第一代产品是由动植物油、矿物油和高级脂肪醇等有机物构成；第二代产品是环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物，即聚醚；第三代产品是有机硅氧烷，即硅油或乳化硅油；第四代产品是有机硅与矿物油、聚醚、酯、醇、