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2.1 SiO2 对硅膏的影响
未经表面处理的硅膏不透明, 且颜色非常深, 接近棕色, 用这种硅膏做出的消泡剂颜色淡黄, 分散性较差。经过表面处理的硅膏透明, 微黄, 用此硅膏制备的消泡剂颜色洁白, 几乎不挂壁, 且使SiO2 在二甲基硅油中有良好的分散性。
2.2 JUC有机硅消泡剂性能
采用低黏度二甲基硅油为主料。此产品具有很好的表面扩散能力, 消泡快速, 铺展能力好, 由于一方面消泡剂中SiO2 微粒能渗入液膜内;另一方面经界面张力测定所合成的消泡剂的界面张力为32.5mN/m, 而工厂所用涤纶纤维纺丝油剂的界面张力为43.17 mN/m, 即消泡剂的界面张力小于油剂的界面张力。这样所研制的消泡剂在消泡过程就起到双重消泡作用。因此, JUC有机硅消泡剂具有很好的消泡和抑泡能力。
2.3 各因素对有机硅消泡剂的影响
2.3.1 硅膏合成温度对JUC消泡剂消泡性能的影响
硅膏的合成是影响有机硅消泡剂性能的主要因素, 其合成温度起重要作用。二甲基硅油和二氧化硅的质量分数一定, 乳化剂的HLB值为8.5时, JUC消泡剂消泡性能随着硅膏合成温度的变化关系如图1所示。
由图1 可知, 160 ℃和180 ℃合成的硅膏消泡速度较快, 180 ℃合成的硅膏消泡速度最快。但从经济角度考虑, JUC消泡剂的制备选择160 ℃时合成的硅膏。
2.3.2 二氧化硅的质量分数对JUC消泡剂消泡性能的影响
如图2所示, 二甲基硅油在配方中的质量分数为22%, 在其他条件不变, 随着二氧化硅质量分数的增加, 消泡速率逐渐增加, 质量分数为1.5%和2.0%时消泡效果很接近, 质量分数为2.0%的消泡剂消泡时间略短。但高于2.0%时消泡剂分层, 稳定性差。综合消泡剂的使用效果, JUC消泡剂中的二氧化硅的质量分数选择1.5% ～ 2.0%。
2.3.3 乳化剂HLB值对JUC消泡剂的影响
图3 是二甲基硅油在配方中的质量分数为22%, 硅膏的合成温度为160 ℃, 其他条件不变, 由图3可知, 随着乳化剂HLB值的增加, 消泡速率先逐渐升高, 然后逐渐下降, HLB值为8.5的乳化剂乳化的JUC消泡剂消泡效果最好, 因此, 制备JUC消泡剂时, 乳化剂的HLB值应选择8.5。
2.3.4 JUC消泡剂合成温度的影响
图4为二甲基硅油质量分数为22%, 二氧化硅质量分数为2.0%, HLB值为8.5时, JUC消泡剂的复配温度对JUC消泡剂消泡性能的影响。
可以看出, 随着复配温度的升高, JUC消泡剂消泡速率先逐渐加快, 90 ℃复配的消泡剂消泡速率达到最快, 随着温度继续升高, 消泡速率又有所下降,但只有90 ℃复配的消泡剂能使纤维油剂的泡沫全部消灭。因此, 选择90 ℃为消泡剂的复配温度。
综上所述, 通过规律性实验确定的JUC消泡剂的最佳复配条件是:硅膏的合成温度160 ℃, 二氧化硅的质量分数为1.5% ～ 2.0%, 乳化剂的HLB为8.5, 消泡剂复配温度90 ℃。
2.4 JUC消泡剂对涤纶纤维纺丝油剂抑泡的影响
在起泡体系中加入消泡剂消泡完全后, 在实验室条件下静置20 h, 振摇60 次, 观察其抑泡情况。JUC消泡剂对涤纶纤维纺丝油剂和起泡性能最好的表面活性剂溶液抑泡的影响见表1。
由表1可知, JUC消泡剂对质量分数为1%十二烷基苯磺酸钠、质量分数为1%十二烷基硫酸钠和质量分数为0.28% TDS-2000系列涤纶纤维纺丝油剂起泡体系都有很好的抑泡效果。并且对涤纶纤维纺丝油剂的抑泡效果最佳, 重复振摇泡沫不足5 mL, 且泡沫松散, 很快退去。上述溶液静置60 d后, JUC消泡剂对涤纶纤维纺丝油剂的抑泡效果基本不变, 但对质量分数为1%十二烷基苯磺酸钠和质量分数为1%十二烷基硫酸钠水溶液的抑泡作用在20 d后有所改变。总之, JUC消泡剂对涤纶纤维纺丝油剂具有良好的消泡和抑泡性能。
2.5 粒径测定
因为粒径的大小直接影响涤纶纤维纺丝的顺利进行, 如果粒径超过纺丝孔距就会影响纺丝工序的正常进行。由于工厂抽丝的孔距大约在130 μm, 因此, 必须对其粒径进行表征。
2.5.1 粒度分布
JUC消泡剂中二氧化硅的粒度分布见图5。
由图5可知, 二氧化硅在消泡剂中的粒径主要分布在20 ～ 40 μm。
2.5.2 粒径大小及结构
JUC消泡剂在电子显微镜下的显微照片如图6所示。
由图6可以看出, 其粒径基本与图5的粒径大小一致, 但其结构是壳核结构。
