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气泡在我们生活中是一种常见的现象,但是大量的气泡聚集并连续分布在液体中时就形成了泡沫。大量的泡沫存在于生活和生产中,不仅影响了工作的正常进行,还会对环境造成一定的污染,所以泡沫是一件非常必要的工作。
通常情况下,为了能够快速实现消泡,大多数企业会添加消泡剂进行消泡,不过消泡剂的种类较多,所以我就以有机硅消泡剂为例给大家介绍一下有机硅消泡剂的消泡过程及原理。
有机硅消泡剂如何实现消泡过程?原理是什么?
将有机硅消泡剂添加到发泡体系中之后,可快速分散其中,而表面活性剂分子在气泡表面定向排列,当有机硅消泡剂达到一定浓度时,表面活性剂分子足够多的时候,就会在气泡壁形成一层薄膜,并降低其表面张力,从而增加了气液接触面,终使形成的气泡不易合并而破裂。
由于暴露在空气中的气泡膜具有双分子膜结构,想要泡沫,就要破坏和抑制气液间薄膜的形成,因此所添加的有机硅消泡剂必须能在溶液表面快速铺展,进入泡沫的双分子定向膜,破坏膜的力学平衡,从而达到消泡目的。
对于一般的有机化合物,它们的铺展系数很小,在化学性能上也是惰性的,所以单纯的硅油是不能作为消泡剂的,但是将其乳化后形成有机硅消泡剂,就能在溶液表面快速铺展,并且使用较少的量就能到达很多好的消泡效果。
桥连-拉伸”机理[13-14]:消泡剂的表面张力远远低于液膜的表面张力,消泡剂的液滴得以在液膜表面持续铺展、深入,泡沫局部液膜继续变薄,终形成油在水中间的桥连,油相、水相的表面张力相差甚远,油相在周围水相不断地牵引下,拉长变薄,形变超过一定范围后,液膜被破坏,导致泡沫破裂。“桥连-排湿”机理[15]:向起泡液中加入固体疏水颗粒消泡剂后,消泡剂立即在泡沫体系中分布开来,疏水颗粒固定在泡沫液膜表面,当固体颗粒与液膜之间具有足够的疏水角,固体颗粒与周围的液膜有着相反接触面,成为周围液膜之间的桥连,终能穿破泡沫液膜,进入到泡沫中去。
因此,聚醚改性硅油消泡剂具备消泡的三个特点:首先基本上不溶于起泡液(溶解的多半有助泡作用);其次表面张力要低于起泡液; 能迅速地分散在起泡液中。只有溶解性小而分散性大的物质,才能成为破泡及抑泡能力较好的消泡剂,以 限度地提高其分散性,达到抑泡、破泡双强的目的。
3 聚醚改性硅油消破剂的结构特征
目前,聚醚改性硅油是目前生产以及应用多的一类硅油,其通过线型的二甲基硅油主链或者侧链与聚醚链相连接聚合而成,是目前市场生产和应用广泛的改性硅油[16-17]。这种硅油的分子结构中聚醚链段中的氧原子,与水作用可以形成氢键,从而可溶解在水溶液中;聚硅氧烷链段既不亲水又不亲油,其主链上的烃基也不亲水。因此,聚醚链段和聚硅氧烷链段通过硅氢加成反应生成化学键连接在一起,形成一种性能独特的非离子表面活性剂。由于聚醚种类繁多,在加成反应时引入方式变化,就会生成一系列不同的聚醚改性硅油,性能与功能各异,可以满足多元化市场的需求。
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