纺织用有机硅消泡剂的研究进展

在纺织工业生产中，由于纺织助剂中存在表面活性剂，所以在纺织品处理过程中，在强烈的机械作用下很容易产生泡沫，大量的泡沫不仅占用生产空间、严重影响生产设备的利用，降低生产效率，同时给纺织处理工艺带来不便，甚至会对纺织品的质量产生影响。因此，如何快速有效地消除（或控制）泡沫是纺织处理中的重要课题。

消泡剂是一种以低浓度加入起泡体系中破坏或抑制泡沫的物质。按其状态可分为油状、乳液状、固体、膏状等[2]。自从德国物理学家Quincke首先提出用化学方法消除泡沫以来，消泡剂获得很大发展，广泛应用于纺织及其它领域。有机硅消泡剂则因其以下特点而被广泛应用：

(1)具有良好的化学惰性，一般不与被消泡的介质（不同pH值、温度下）发生化学反应；

(2)具有正铺展系数，能在发泡系统中的气-液界面迅速铺展开；

(3)具有较低的表面张力， 硅油的表面张力为(1.5~2.0)×10-5 N·cm-1；

(4)不易被发泡体系中存在的表面活性剂所增溶。

1、有机硅消泡剂的消泡原理

消泡剂的消泡原理是当消泡剂加入到起泡液后，消泡剂的分子团与泡沫液膜接触，然后渗入到液膜上，再在液膜上铺展开来，使液膜变薄或者断裂，从而导致泡沫的破灭。消泡剂要发挥作用，首先必须渗入到泡膜的双分子膜中，其渗入能力可用渗入系数E 表示。消泡剂渗入后需要快速散布开，其散布能力可用散布系数S 表示。

按ROSS 提出的公式：

E= γF + γDF + γD (1)

S= γF - γDF- γD (2)

式中：γF－泡沫介质的表面张力；

γDF－消泡剂的表面张力；

γD－泡沫介质和消泡剂之间的界面张力。

当E>0 时，消泡剂渗入泡膜中；E<0 s="">0 时，消泡剂能在液膜面扩展；S<0时，不能扩展。因此，当e>0，S>0 时，消泡剂才能产生消泡作用。

2、硅油消泡剂

二甲基硅油具有良好的化学惰性、热稳定性及低表面张力，不溶于水、易于在表面铺展等诸多优点，常被用作消泡剂的主体成分。硅油型有机硅消泡剂是用二甲基硅油和疏水白炭黑（二氧化硅）经高温混合制成硅膏，在非离子表面活性剂的作用下对硅膏进行乳化，然后按比例添加羧甲基纤维素钠（CMC）或聚乙烯醇等稳定剂所制得。低粘度硅油消泡效果好，但持续性差；高粘度硅油消泡效果慢，但持续性好。一般以黏度范围为100～1000 mm2/s的二甲基硅油为主消泡物质而制得消泡剂。一般而言，起泡液粘度越低，选用的硅油粘度应越高；反之，起泡液粘度越高，选用的硅油粘度越低。

3、聚醚改性有机硅消泡剂

3.1 聚醚改性硅油

聚醚改性硅油是在憎水的二甲基硅油链中引入了亲水聚醚链而得到的一种新型改性硅油。亲水的聚醚链段赋予其水溶性，疏水的二甲基硅油链段赋予其低表面张力，使聚醚改性硅油兼具有聚醚和二甲基硅油二者的优点，表现为表面张力低、耐高温以及对酸碱稳定，广泛应用于匀泡剂、化妆品添加剂、涂料流平剂、消泡剂等领域。改变聚醚链中亲水性的聚氧乙烯基团（EO）和疏水性的聚氧丙烯基团（PO）比例就可以得到具有不同亲疏水性能的聚醚改性硅油。聚醚改性硅油及聚醚改性硅油消泡剂的制备一直是研究与应用的热点，目前主要有两种结构的聚醚改性硅油应用于硅油消泡剂生产中，一种为聚醚与二甲基硅油的嵌段共聚物，另一种为聚醚与二甲基硅油的接枝共聚物。

3.2 聚醚改性有机硅消泡剂的制备

3.2.1 嵌段型聚醚改性硅油及其消泡剂的制备

嵌段型聚醚改性硅油由聚醚链段直接与硅油主链共聚而得，通常是以端基含官能基团的硅油与聚醚经高温反应制得[8]。此类聚醚改性硅油具有亲水性，使其具有自乳性，在无乳化剂条件下也可直接加水高速搅拌得到乳液状消泡剂。通过类似的方法制得了嵌段型聚醚改性硅油，并在聚醚改性硅油中加入适量二甲基硅油、羟基硅油、硅橡胶和气相白炭黑，经混合、加水后制得复合型聚醚改性硅油消泡剂，其比单一的聚醚型、二甲基硅油型消泡剂具有更好的消泡效果。

3.2.2 接枝型聚醚改性硅油及其消泡剂的制备

接枝型聚醚改性硅油的聚醚链段所处的位置与嵌段型聚醚改性硅油完全不同，属Si-C 接枝型聚合物，此结构的聚醚改性硅油稳定性好、消泡效果快而持久[11]。合成接枝型聚醚改性硅油消泡剂的典型工艺为：含氢硅油和聚醚在催化剂（氯铂酸或三氟乙酸） 的作用下进行硅氢加成反应制得聚醚接枝改性硅油，再经水稀释而制得接枝型聚醚改性硅油消泡剂。该类消泡剂无需添加任何助剂即可直接用于消泡，并且消、抑泡实验表明其具有比单一聚醚消泡剂和二甲基硅油型消泡剂几乎高一倍的消、抑泡性能[12,13]

4、有机硅消泡剂的失活与再生

消泡剂在使用的过程中会随着消泡过程的进行而逐渐失去消泡能力，甚至会稳定泡沫。消泡剂失活是个多因素影响的复杂过程，其在消泡过程中性能的减弱，一般会伴随有硅油和疏水的二氧化硅粒子的分离、硅油组成的改变、分散体粒径的变小、铺展油层的消失和白色絮凝物的出现，这些因素造成了消泡剂活性的降低。再生处理的办法就是在消泡剂中加入硅油，使消泡剂分散体粒子中的硅油与二氧化硅的比例恢复，形成新的硅油铺展油层，从而恢复活性。

5、展望

有机硅消泡剂既具有消泡速度快、抑泡效果好的特点，同时，其使用剂量低、化学惰性好、无毒、能在苛刻的条件下发挥作用。水溶性有机硅消泡剂是有机硅中最为理想的新品种，是未来消泡剂的发展方向，但是价格偏高。如何通过新技术、新工艺提高性价比是一个重要的发展方向。其次，利用复配技术使各不同种类消泡剂达到复

配增效的作用也很具有现实意义。