新型有机硅消泡剂的研制

在各种工业生产中，由于搅拌、沸腾会产生大量泡沫，泡沫的存在会严重影响产品的质量，甚至导致生产无法进行，因此，如何有效地控制泡沫成为工业生产关注的热点。

目前，工业上常用的消泡剂一般分为有机消泡剂和有机硅消泡剂，而有机硅消泡剂具有成本低、用量少、化学惰性、无毒、无污染等优点，成为一种应用范围比较广泛的绿色环保型消泡剂，某些性能优良的消泡剂在较为苛刻的环境下也能取得满意效果，因此具有较好的经济效益和广泛的应用前景。一般有机硅消泡剂采用二甲基硅油和白炭黑为主体原料进行制备，考虑到环境友好和经济效益，本实验以二甲基硅油和超细硅酸铝为主要原料，采用复合型非离子乳化剂制备了有机硅乳液消泡剂，取得了良好的效果．

1、 实验

1． 1 仪器及试剂

仪器: 中华牌SXHW 型电热套; 中华牌DW － 1型无级恒速搅拌器; 离心机; 四颈瓶，温度计，回流冷凝管．

试剂: 二甲基硅油，超细硅酸铝，Span－60、Span－80、Tween－60、Tween－80、AEO－3、AEO－9，羧甲基纤维素钠( CMC)，DM－638，均为化学纯; 十二烷基硫酸钠，为分析纯。

1． 2 制备方法

1． 2． 1 硅膏的制备

将甲基硅油和超细硅酸铝按一定质量比加入带有温度计、搅拌器、回流冷凝管的四颈瓶中，加热搅拌升温至120～160 ℃，反应3～5 h，然后冷却至室温，即得硅膏．

1． 2． 2 消泡剂的制备

将适量的硅膏、乳化剂、助乳化剂加入三颈瓶中，加热搅拌使乳化剂完全溶解，然后将加热至一定温度、一定量的增稠剂水溶液缓慢加入油相中并高速搅拌，将定量水加热至一定温度缓慢加入三颈瓶中至乳液达最大粘度，停止加水，充分搅拌，最后将剩余量的水缓慢加入乳液中，搅拌均匀，冷却至室温，即得产品．

1． 3 消泡剂的性能检测

消泡性能: 在100 mL 的量筒里，加入5mL 质量分数2%的十二烷基硫酸钠起泡液，加入15 mL水，振荡量筒直到产生30 cm 高的泡沫，然后加入1 mL 稀释5 倍的消泡剂，同时用秒表计时，当消去20 mL 泡沫时停止计时，所得时间即为消泡时间．

抑泡性能: 当泡沫完全消失后，再次振荡量筒，观察泡沫再次出现的量和消失的速度，可将其分成优( 出现较少量泡沫并迅速消失) 、中( 出现少量泡沫并很快消失) 、差( 出现大量泡沫并很难消失) 3个等级。

水分散性: 将少量乳液滴入装有去离子水的试管中，轻轻振荡观察其在水中的分散情况，可将其分成优( 乳液迅速分散，液面无油状物) 、良(乳液很快分散，液面无油状物)、中(乳液分散较慢，液面少许絮状物)、差(乳液不易分散，絮状物较难消失)4个等级．离心稳定性: 用去离子水将乳液稀释5 倍，置于3 000 r /min 离心机中离心15 min，观察分层情况，可将其分为优(未分层，极少表面物质，极少沉淀，稠度适中)、良( 未分层，较少表面物质，较少沉淀，稠度适中)、中(分层不明显，较多表面物质，较少沉淀，较稀)、差(分层明显，较多表面物质，较多沉淀，较稀)4个等级．

2、 结果与讨论

2． 1 硅膏的制备条件及用量对消泡剂性能的影响以硅油和超细硅酸铝组成的硅膏为主体制备消泡剂，硅膏的性能是决定消泡剂性能的重要因素。

2． 1． 1 反应温度和反应时间对硅膏稳定性的影响考察不同的温度和时间对硅膏性状和稳定性的影响，结果分析见表1．

由表1 可知，本实验制备的硅膏性能较好的适宜条件是: 反应温度130 ℃，反应时间4 h．

2． 1． 2 硅油和超细硅酸铝的比例对消泡性能的影响    

超细硅酸铝是一种化学惰性体，不论在酸性或碱性介质中都很稳定，因其具有多羟基性，在水性介质中较易润湿和分散，消泡剂中添加适量超细硅酸铝可明显提高其消泡性能，得到的消泡剂还具有分散性好，悬浮性好，储存期长，分水少等优点．在制备消泡剂过程中，超细硅酸铝替代白炭黑，不仅提高消泡剂消泡性能，且在生产中大大降低了成本，是消泡剂行业研究的新方向．研究中保持其他条件不变，考察硅油和超细硅酸铝的添加比例对硅膏和消泡剂性能的影响，结果见表2．

由表2 可知，硅油与超细硅酸铝的最适宜比例为15∶ 1，此时硅膏和消泡剂性能都较好．

2． 1． 3 硅膏用量对消泡剂性能的影响

固定乳化剂用量为5%，其他条件不变，考察硅膏的质量分数对消泡剂性能的影响． 结果见表3。

由表3 可知，消泡剂性能随着硅膏质量分数的增加而提高，但同

时也增加了乳化的难度和成本，综合考虑，确定适宜的硅膏质量分数

为14%。

2． 2 乳化剂类型和用量对消泡剂性能的影响

2． 2． 1 乳化剂HLB 值对消泡剂性能的影响

乳化剂是影响消泡剂性能的关键因素之一，为使乳化剂能更好达到乳化分散的作用，要考虑到如下条件: 乳化剂的HLB 值与硅油的HLB 值要接近，所选乳化剂的发泡力要小，被乳化体系与乳化剂憎水基之间的亲和力要好。Span类与Tween类非离子型乳化剂与甲基硅油的亲和力较好，且发泡性能低，所以笔者选择Span－60与Tween－60复合使用．

固定其他条件不变，考察复合乳化剂不同HLB 值对消泡剂性能的影响，结果见表4。

由表4 可知，选择复合乳化剂HLB 值为9 时，消泡剂的消泡性能、抑泡性能、水分散性和稳定性均较好．

2． 2． 2 乳化剂用量对消泡剂性能的影响

固定Span－60 与Tween－60的配比，保持其他条件不变，改变复合乳化剂的用量，考察其对消泡剂性能的影响，结果见表5．

由表5可知，消泡性能随着乳化剂用量的增加先提高后下降，乳化剂用量太小，会导致乳液不稳定，容易分层; 乳化剂用量太大，虽增加了乳液稳定性，但消泡性能却下降，同时也增加了成本． 所以乳化剂用量为5%时，消泡剂的各种性能均较好．

2． 2． 3 乳化剂种类的选择

固定乳化剂HLB值和用量不变，考察不同复合乳化剂体系对消泡剂性能的影响，结果见表6。

由表6 可知，综合比较不同乳化剂体系制备的消泡剂的各种性能，选择Span－60～Tween－60复合乳化剂制备的消泡剂性能较好。

3、 结论

选用二甲基硅油和超细硅酸铝组成的硅膏为主体，其质量分数为14%，以Span－60～Tween－60复配为乳化剂，复合乳化剂HLB值为9、质量分数为5%，采用普通搅拌方式对硅膏在水相中进行乳化，制备得高效乳液型有机硅消泡剂。所得消泡剂产品消泡性能、流动性，水分散性、稳定性均较好，且不存在环境污染，具有较好的经济效益和应用前景。