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在纤维油剂的生产和使用过程中, 通常都存在泡沫问题。由于油剂组分多为阴、阳离子表面活性剂, 具有一定的起泡性, 油剂复合生产时产生大量的泡沫, 导致整个油剂体系体积增大, 油剂装置不能满负荷生产, 同时给包装工序也带来了麻烦。油剂使用过程中泡沫带来的问题则更大, 油剂乳液输送时更易起泡, 泡沫外溢不仅造成资源浪费, 而且污染劳动环境, 同时大量的泡沫包围着纤维卷曲头, 导致卷曲电机热量不能及时散发, 造成电机损坏。因此开发油剂消泡剂势在必行。
目前, 国内外消泡剂种类繁多, 早期为低级醇、矿物油和食用油, 由于其在水中分散性差, 从20世纪60年代起, 即被聚醚类非离子表面活性剂所取代。后来又发展了有机硅、乳油、酯醚等消泡剂 。
虽然消泡剂种类很多, 但因选择性的关系, 目前油剂领域使用的消泡剂消泡效果还不理想, 消泡效率较低。作者采用含硅聚醚作消泡主剂, 选择了适宜的溶剂和乳化分散剂与主剂复配, 研制出消泡效率较高的油剂消泡剂。
1、消泡剂配方原理
消泡剂的效能和消泡机理密切相关。消泡机理比较复杂, 目前的消泡理论主要有三种:
(1)消泡剂的表面张力低于起泡液, 表面张力的差异使液膜破裂;
(2)消泡剂渗入液膜使液膜局部变薄而破裂;
(3)消泡剂增大液膜对空气的渗透性而减小其强度和弹性, 促使气泡合并。根据以上理论, 良好的消泡剂必须具备如下性质:a .表面张力低于起泡液;b .在起泡液中不溶或难溶, 但与起泡液有一定的亲和力;c .不与起泡液发生化学反应;d .挥发性小, 热稳定性好;e .用量少, 无毒。
2、实验
2 .1 消泡主剂的选择
性能好的消泡主剂应具有较低的表面张力, 在起泡液表面易铺展。因此作者从表面张力和消泡性能两方面优选消泡主剂。表1 为几种常用消泡表面活性剂质量分数为0.2 %的水溶液在室温下的表面张力值, 表2 为消泡表面活性剂在腈纶油剂YH -202 乳液中的消泡性能。
2 .1 .1 消泡效率的测定
消泡效率测定方法:室温下, 在100 mL 的具塞量筒中加入3 g 腈纶油剂YH -202 , 然后加入20 mL水, 振荡30 次之后加入一定量的消泡液, 同时启动秒表, 记录起始泡沫体积和300 s 时的泡沫体积。计算式为:
η/ %=(A -B)/ A
式中:A —空白时泡沫体积;B —300 s 时的泡沫体积;η—消泡效率。
表1 质量分数为0.2%常用消泡表面活性剂水溶液的表面张力
表2 常用消泡表面活性剂在腈纶油剂乳中的消泡性能
由表1 、2 数据表明, 在6 种常用消泡表面活性剂中, 含硅聚醚降低表面张力的能力最强, 对腈纶油剂YH -202 乳液的消泡性能最好, 其消泡效率为53.3 %。
2 .2 溶剂的选择
为使消泡主剂能均匀地进入油剂乳液, 需要将其分散于溶剂中。表3列出了消泡主剂含硅聚醚溶于几种常用的工业溶剂后对腈纶油剂YH -202 乳液的消泡性能。由表3 可以看出, 消泡主剂含硅聚醚溶解于石油烃A 后加入腈纶油剂YH -202 乳液中所剩的泡沫量最小, 其消泡效率最高。
表3 常用工业溶剂溶解含硅聚醚后对腈纶油剂乳液的消泡性能
2 .3 乳化分散剂的选择
应用乳化分散剂是为了使消泡主剂能快速均匀地分散于油剂中, 使消泡主剂在油剂乳液中形成稳定的乳浊液, 提高其消泡和抑泡效果。筛选乳化分散剂的原则是:(1)其HLB值8～14 ;(2)其结构与消泡主剂结构愈相近愈好, 因为结构愈相近, 其亲和力愈大, 与消泡主剂的互溶性好, 所形成的混合液愈稳定;(3)其在水溶液中呈中性, 对酸、碱、金属盐溶液稳定,起泡性小。依据以上原则, 对乳化分散剂进行了大量的筛选, 结果见表4 。
由表4 可知, 醚类乳化分散剂B 消泡效率最高, 为60.0 %。
表4 不同乳化分散剂与消泡主剂复配后对腈纶油剂乳液的消泡性能
2 .4 消泡剂XP -202 配方的确定
将含硅聚醚和选定的溶剂石油烃A 、醚类乳化分散剂B 按不同比例配制成消泡剂样品, 在相同条件下进行YH -202 腈纶油剂消泡实验以确定消泡剂最佳配方。消泡效率达70 %以上的配方确定为最佳配方。配方如下:
w (含硅聚醚)=6 %～ 8 %;
w (醚类乳化分散剂B )=8 %～ 10 %;
w (石油烃A)为余量。
3、试用情况
将消泡剂水乳液加入到纺丝上油槽中, 明显可见泡
沫破裂, 逐渐消退, 无溢泡现象;丝束卷曲头周围无
泡沫包裹, 生产正常。
4、结论
(1)采用含硅聚醚作消泡剂主剂, 配以适宜的石油烃A 和醚类乳化分散剂B 制备纤维油剂消泡剂是可行的, 由此得到的消泡剂消泡效果好, 消泡效率达70 %以上。
(2)该消泡剂配制方法简单易行, 适于工业应用。
