适用于水体系的数种有机硅消泡剂消泡性能的比较

有机聚硅氧烷化合物, 是一类极好的消泡剂。它们的优点是: 消泡效果好且几无毒性。所以目前不仅一般工业广泛地把它作为消泡剂来使用, 而且亦用于象食品、药物制造等要求无毒又需要消泡的工业部门。本文着重测定几种适用于水体系的有机硅消泡剂的性能, 进而分析和讨论它们的结构和性能之间的内在联系。

一、实验部分

( 一) 试荆

l·消泡剂

2·起泡剂

① 聚乙烯醇pV A—124。聚合度: 2 4 0 0一2 5 0。, 水解率: 98 一” % ; 含量; > 94 % ,P H 二5 一7。

② 十二烷基苯磺酸钠。工业品。

③ 油酸钠。工业品。

(表1)

④新洁而灭。工业品。分子式：（CH3）2C3H3CH2.C1 2H2 5 N＋Br-

（二）实脸方法、内容及结果

1.有机硅消泡剂对不同起泡液的消泡作用静态下消泡性能、抑泡性能和鼓泡后消泡性能的比较。

方法：分别配制聚乙烯醉, 1 %十二烷基苯磺酸钠1 % 油酸钠和1 % 新洁而灭水溶液( p H 均为7 )。取10 毫升上述起泡液于5 0 毫升t 筒中, 置于35 ℃ 恒温槽恒温, 然后插入气体分散头, 此时发饱液体积为10 5 毫升。

① 通入氮气鼓泡至5 0 毫升处停止鼓气, 从泡沫层的顶部加入一滴纯消泡剂( 0.01克) , 同时启动秒表记录每半分钟泡沫下降的体积。以泡沫体积对时间作图，作为静态下各种消泡剂消泡性能的指标。

②未鼓泡前在起泡液中先加入消泡剂乙醚溶液数滴( 含0.017 克消泡剂) 待乙醚全部挥发后( 约5 一7 分钟) , 以0.5 升/ 秒的流逮通入氮气。同时启动秒表, 记录每10 秒钟所鼓泡沫体积, 直至泡沫体积不再随时间而增加, 停止鼓饱,作图, 作为各种消泡剂抑泡性能的指标。

③于起泡液中加入含0.0 1 7 克消泡剂的乙醚液, 然后鼓泡, 待泡沫体积鼓至最大值时即停止鼓泡。启动秒表记录每半分钟泡沫下降体积以泡沫体积对时间作图, 作为各种消泡剂在鼓泡后消泡性能的指标。

以上三个实验, 都在相同条件下作了只用乙醚的空白试验与他对照。袭,

实验结果表明, 我们所选用的非离子型有机硅消泡剂对非离子型起泡液的消泡效果均优于对离子型起泡液的消泡效果。如图1、2、3所示。消泡剂G’-89、G’-95、G-66-2*、x-12对1%聚乙烯醇发泡液无论抑泡性能或鼓抱后消饱性能都比对1 % 十二烷基笨磺酸钠和1 % 新洁而灭的体系好得多。

（图1、2、3）

2. 不同有机硅消泡剂对1 % 聚乙烯醇起泡液体系消泡性能的比较。

从图4、5 、6 结果看出, 消泡剂G’-89，G’-95、G-66-2*、GEP-10，x-13，x-12对1 % 聚乙烯醇起泡液, 从静态下消泡性能, 抑泡性能和鼓泡后消泡性能比较来看( 消泡剂用量均为0.01 克) , 它们消泡性能的优劣顺序是: GEP-10＞G-66-2*＞x-13＞G’-89＞x-12＞I＞G’-95、发现其中有这样的规律性: 即消泡剂结构类型相同, 有机硅一聚醚接枝型的消泡剂当聚醚段克分子分数多的则消泡性能好,

3. 对同一发泡液, 用鼓泡至同一高度的泡沫体积所需消泡剂的量比较各种消饱剂抑泡能力,从同一高度泡沫体积看泡沫体积全部消失所需时间比较其泡沫寿命的长短。

①      从表2 结果看出,对1%PVA起泡液鼓泡至120毫升, 消泡性能好的消泡剂所需消泡剂的t就少。这一结果与实验2 所得消泡剂优劣顺序一致。

(图4、5、6)

（表2）

②    从图7 结果看出, 消泡剂用量相同时, 消泡性能好的消泡剂, 泡沫消失速度快。这表明泡沫体系在消泡剂存在下, 泡沫稳定性降低。

（图7）

③从表3结果看出,未加消泡剂的,1%PVA起泡液经鼓泡后, 不但泡沫体积能超过5 0 毫升高度, 且停止鼓泡后十几小时泡沫体积仍能保持稳定而不能自动消失。与之相比, 当加入一定量消泡剂后,一方面泡沐体积达不到5 0 毫升的高度,并且一旦停止鼓泡, 泡沫立即迅速消失,有的甚至几秒钟内, 泡沫即可全部破灭。规律是: 消泡剂消泡性能好的, 消泡速度快, 即泡沫寿命短。表3 列出G’一89、G’一95 作为代表进行了比较。其它几种消泡剂具有同样规律。

（表3）

4.发泡液体系加入消泡荆后表面张力的变化。

表面张力采用吊环法进行测定。所用仪器为“ Dü Noug”型张力计。

将盛有1 % VP A 发泡液的样品碟, 于35 ℃ 下恒温测其表面张力, 然后依次加入消泡剂乙醚液, 恒温5-7分钟待乙醚全部挥发再测定其表面张力, 直到加入的消泡剂的量使发泡液表面张力不再变为止。以消泡剂用童对表面张力作图看其变化情况。

从图8 , 9 和表4 看出, 所有消泡剂均能使发泡液的表面张力降低, 并发现同一结构类型的消泡剂, 如聚有机硅氧烷-聚醚接枝型, 当它的端基无论是由醋基或是由环氧

丙烷封端的, 在消泡剂用t 相同下, 消泡性能好的则它们使发泡液体系的表面张力降低的多。如图8G’-89 降低表面张力能力大于G’一95。若是结构类型不同, 消泡能力好的消泡剂, 降低发泡液表面张力的数值并不一定比消泡性能差的消泡剂来得多。如图9 所示即GEP -10消泡剂，消泡性能好于其它消泡剂, 但它降低的表面张力数值却不如G’-66-2*，G’-89，G’-95.所以我们认为, 一个消泡剂消饱性能的好坏, 不能只从降低饱沫体系表面张力的大小来判断。

（图8、9）

（表4）

5·消泡剂在水面上铺展系数的测定

根据表面化学的基本原理 :

油滴在水面上的铺展系数为

表面张力测定所用仪器同实验4。温度25 ℃ 。先测纯水表面张力, 再测定消泡剂表面张力, 然后测定水和消泡剂( 油) 的界面张力。

从表5结果看出, 消泡剂消泡性能好坏与消泡剂在水中的铺展能力有很大关系。实验表明, 同一结构类型的消泡剂, 消泡性能好的, 铺展系数则大.

(表5)

二、讨论

(一) 实验得出: 非离子型消泡剂对非离子型起i包液的消泡效果优于对离子型起泡液体系。原因可能是由于非离子型消泡剂易于聚积在水体系泡沫膜表面上, 从而排挤掉原先膜上的起泡剂, 致使膜表面分子排列规整性遭到破坏直至泡沫破裂。相反对离子型

起泡液, 由于起泡剂离子的静电作用, 非离子消泡剂较难排除泡沫膜上的起泡剂, 因此消泡效果就差。

( 二) 从表4 结果来看, 当硅油粉粘度一定时, 接技部分的聚醚段中环氧乙烷与环氧丙烷的比值为7 : 1 所得消泡剂, 一般说性能要好于5 : 1 的产物, 其中以9 : 6 者为最差。当聚醚段环氧乙烷与环氧丙烷之比值固定时, 则侧油( 聚硅氧烷部分) 与整个聚醚段之间比值的大小又影响着消袍刘性能的好坏。因为硅油本身为疏水性物质, 难于在水界面铺展, 而当接上一段亲水的聚醚片段之后, 就成为“双亲”的两性分子。所以导入的亲水基团越多, 表面张力降低的也多, 消泡剂分子也就越易在水中铺展, 越易迅逮聚积在泡沫膜表面上, 破坏原有起泡液界面分子排列,降低了泡沫膜的机械强度, 从而导致泡沫膜的破裂而达到消泡之目的。