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消泡劑的類型及性能
消泡劑也叫消沫劑，抗泡劑，消泡劑實(shí)際就是消除泡沫的意思，它是一種具有較低表面張力和較高表面活性、能抑制或消除體系中泡沫的物質(zhì)。在工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多有害的泡沫，嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)的進(jìn)度，這時(shí)就需要添加消泡劑來(lái)消除這些有害的泡沫。
主要適用于線路板(PCB)流程;化工;電鍍;印染;造紙;醫(yī)藥;水性油墨;陶瓷分切;鋼板的清洗;鋁業(yè)的加工;各種污水處理以及各種工業(yè)等水體系方面的消泡和抑泡。
消泡劑的反應(yīng)機(jī)理
泡沫局部表面張力降低導(dǎo)致泡沫破滅
有人在油體系中研究了聚硅氧烷的消泡過(guò)程,他們對(duì)泡沫體系以1/1000秒的速度連續(xù)拍照,照片放大100倍,連續(xù)拍攝的4幅照片的示意圖可見(jiàn),硅油消泡劑小滴到達(dá)泡膜上,使泡膜表面破裂并合并成大泡，從1~3,泡沫由4個(gè)合并成1個(gè)大,泡膜變薄。最后氣液迅速分離,大泡消滅,到4則破泡結(jié)束。這也從客觀上解釋了,為什么一滴消泡劑下去,一連串氣泡破滅的原因。
當(dāng)消泡劑附著到泡膜上即浸入泡膜液,會(huì)顯著降低該處的表面張力。因?yàn)樵谒w系中,消泡劑的活性成分對(duì)水的溶解度較小,表面張力的降低僅限于泡膜的局部,而泡膜周圍的表面張力幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。表面張力降低的部分,被強(qiáng)烈地向四周牽引、延展,最后導(dǎo)致泡沫破裂。
消泡劑能破壞膜彈性而導(dǎo)致氣泡破滅
由于泡膜表面吸附表面活性劑,使表面張力降低。所以在受到局部壓力,泡膜在該處局部變薄的同時(shí),該處會(huì)因表面活性劑變稀薄而導(dǎo)致表面張力升高。正是因?yàn)樾律谋砻媾c原來(lái)的表面之間有了表面張力之差,使得泡膜受外界沖擊變薄時(shí),產(chǎn)生了彈性恢復(fù)力,泡膜才得以不破,起到了穩(wěn)泡的作用。如果我們?cè)O(shè)法破壞這種彈性,就能破壞泡沫的穩(wěn)定性。有專家認(rèn)為:消泡劑的作用就是破壞泡膜的彈性。當(dāng)消泡劑添加到泡沫體系中,會(huì)向氣液界面擴(kuò)散,使具有穩(wěn)泡作用的表面活性劑難以發(fā)生恢復(fù)膜彈性的能力。
消泡劑能促使液膜排液，因而導(dǎo)致氣泡破滅
添加加速泡膜排液的物質(zhì)(消泡劑),可以消泡。如果泡膜厚,排液到30~40nm的歷程就長(zhǎng),而且,泡膜的自愈效應(yīng)較強(qiáng),泡膜彈性好,所以泡膜厚的泡沫壽命就長(zhǎng),泡膜排液速率可以反映泡沫的穩(wěn)定性。液膜排液速率快,使液膜變薄,薄到一定的程度泡沫就破滅了。
添加疏水固體顆?？蓪?dǎo)致氣泡破滅
在起泡的水體系中,單獨(dú)添加疏水二氧化硅(即疏水白炭黑)顆粒,即有消泡作用。疏水的白炭黑顆粒在氣泡表面會(huì)吸引表面活性劑的疏水端,疏水顆粒變?yōu)橛H水顆粒而進(jìn)入水相,完成了消泡作用。疏水二氧化硅的固體顆粒一般是用甲基硅油、硅氮烷或DMC處理的白炭黑顆粒,它在氣泡表面局部浸入,使氣泡局部的表面張力變小,再加上固體顆粒的作用,像針尖插入氣泡,加速氣泡的破滅。所以一般含有疏水白炭黑的消泡劑的破泡效果要好一些。
增溶助泡表面活性劑可導(dǎo)致氣泡破滅
某些能與溶液充分混合的低分子物質(zhì)，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(zhì)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(huì)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(wěn)定性。
電解質(zhì)瓦解表面活性劑雙電層使氣泡破滅
對(duì)于借助泡沫的表面活性劑雙電層互相作用，產(chǎn)生穩(wěn)定性的起泡液，加入普通的電解質(zhì)即可瓦解表面活性劑的雙電層起消泡作用。
消泡劑的組成
活性成份
作用：破泡、消泡，減小表面張力：
代表物：硅油、聚醚類、高級(jí)醇、礦物油、植物油等。
乳化劑
作用：使活性成分分散成小顆粒，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、皂鹽、op系列等、吐溫系列、斯盤(pán)系列等。
載體
作用：有助于載體和起泡體系的結(jié)合，易于分散到起泡體系里，把兩者結(jié)合起來(lái)，其本身的表面張力低，有助于抑泡，且可以降低成本。
代表物：除水以外的溶劑，如脂肪烴、芳香烴、含氧溶劑等
乳化助劑
作用：使乳化效果更好。
代表物：分散劑（疏水二氧化硅等）；增粘劑：（CMC、聚乙烯醚等）。
如何選擇消泡劑
在起泡液中不溶或難溶
為破滅泡沫，消泡劑應(yīng)該在泡膜上濃縮、集中。對(duì)破泡劑的情況，應(yīng)在瞬間濃縮、集中，對(duì)于抑泡的情況應(yīng)經(jīng)常保持在這種狀態(tài)。所以消泡劑在起泡液中是過(guò)飽和狀態(tài)，只有不溶或難溶才易于達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)。不溶或難溶，才易于聚集在氣液界面，才易于濃縮在泡膜上，才能在較低濃度下發(fā)揮作用。用于水體系的消泡劑，活性成分的分子，須為強(qiáng)疏水弱親水，HLB值在1.5-3范圍，作用才。
表面張力低于起泡液
只有消泡劑分子間作用力小，表面張力低于起泡液，消泡劑微粒才能夠在泡膜上浸入及擴(kuò)展。值得注意的是，起泡液的表面張力并非溶液的表面張力，而是助泡溶液的表面張力。
與起泡液有一定程度的親和性
由于消泡過(guò)程實(shí)際上是泡沫崩潰速度與泡沫生成速度的競(jìng)爭(zhēng)，所以消泡劑必須能在起泡液中快速分散，以便迅速在起泡液中較廣泛的范圍內(nèi)發(fā)揮作用。要使消泡劑擴(kuò)散較快，消泡劑活性成分須與起泡液具有一定程度的親和性。消泡劑活性成分與起泡液過(guò)親，會(huì)溶解；過(guò)疏又難于分散。只有親疏適宜，效力才會(huì)好。
與起泡液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
消泡劑與起泡液發(fā)生反應(yīng)，一方面消泡劑會(huì)喪失作用，另一方面可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響微生物的生長(zhǎng)。
揮發(fā)性小，作用時(shí)間長(zhǎng)
首先要確定需要使用消泡劑的體系，是水性體系或油性體系。如發(fā)酵行業(yè)，就要使用油性的消泡劑，如聚醚改性硅或聚醚類的。水性涂料行業(yè)就要用水性消泡劑，有機(jī)硅消泡劑。選擇出消泡劑，比較添加量，在參考價(jià)格，可得出最適用最經(jīng)濟(jì)的消泡劑產(chǎn)品。
