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1、青岛大学本科论文（设计）本科毕业论文(设计)题 目： 消泡剂复配及性能研究 学 院： 化学化工与环境学院 专 业： 轻化工程 姓 名： 刘 欢 指导教师： 张 宾 2014年 6 月4 日消泡剂复配及性能研究A Study on Preparation and Performance of Defoamer摘 要本论文研究了三种消泡剂ESD-C（有机硅类）、Z-25AS（聚醚类）、TL-56-1（有机硅类）的消泡、抑泡性能，对其进行了复配实验，考察了各组分对消泡效果的影响，确定了最佳的复配工艺，并且与消泡剂702进行试验对比。结果表明：配比为1:3的配比为Z-25AS（25%）和TL-56-1
2、（75%）的复配消泡剂（0.05%）为最佳，在最大限度上减少消泡时间，时间为4s，抑泡时间为9s。该复配消泡剂消泡、抑泡能力较好，性能优越，稳定性好。关键字：消泡剂；硅油型消泡剂；聚醚型消泡剂；复配；稳定性AbstractIn this thesis , three defoamers ESD-C ( silicone ), Z-25AS ( polyether ), TL-56-1 ( silicone ) of defoaming performance and to carry out complex with experiments to study the effects of an
3、ti-foaming effect of each component to determine the optimal complex process , and the comparison with experiment 702 defoamers . The results show that : the ratio of 1:3 ratio of Z-25AS (25%) and TL-56-1 (75%) of compound defoamer ( 0.05% ) is the best, reduce the maximum extinction soak time , tim
4、e of 4s, defoaming time of 9s. The complex defoamers defoaming ability is better , superior performance and good stability.Keywords : defoamer ; silicone defoamer ; polyether defoamer ; complex ; stabilty目录1 前言11.1泡沫及其性能21.1.1泡沫的形成21.1.2影响泡沫稳定性的因素31.2消泡剂41.2.1消泡剂物化特性41.2.2消泡剂的成分41.2.3消泡剂的分类消泡剂的种类很多，
5、分类方法也有多种41.2.4消泡剂的应用61.2.5消泡剂的消泡机理61.2.6消泡剂的发展概况71.3聚醚改性硅油消泡剂81.3.1聚醚硅油消泡剂的反应原理81.3.2聚醚硅油消泡剂的消泡机理91.3.3复合型消泡剂91.4本课题研究的主要目的和意义92 实验112.1 实验仪器和试剂112.1.1实验试剂112.1.2 实验仪器112.2 实验部分122.2.1 十二烷基苯磺酸钠溶液（LAS）配制及起泡性测定122.2.2 消泡剂固含量的测定122.2.3 单一消泡剂的消泡、抑泡性能测试122.2.4 消泡剂复配及消泡抑泡性能测定132.2.5 稳定性测试133 结果与分析153.1 十二
6、烷基苯磺酸钠溶液（LAS）起泡性153.2 消泡剂固含量的测定163.3 单一消泡剂的消泡、抑泡性能测试173.4 消泡剂的复配183.4.1ESD-C与TL-56-1复配结果183.4.2 Z-25AS与TL-56-1复配结果193.4.3 Z-25AS与ESD-C复配结果193.5 稳定性的测试213.5.1 离心稳定性213.5.2 热稳定性214 结论21致谢23参考文献241 前言在工业生产的某些场合往往需要加入一定量的表面活性剂，以满足溶液体系在诸如清洗、润滑、防锈等方面的特殊要求。加有表面活性剂的溶液体系因存在气体或搅拌等因素，易生成大量的泡沫1。泡沫的产生有时是有利的，如矿物的
7、泡沫浮选，消防上的泡沫灭火，石油开采中的泡沫驱油等；但是，在某些领域却是不利的，如溶液浓缩、发酵生产、造纸过程中的纸浆处理、乳液生产等，需要使用消泡剂减弱、抑制或彻底消除泡沫才能满足实际生产的需要2。对消泡剂的研究最早始于德国实验物理学家Quincke，他首先提出了用化学方法来消泡的概念，例如用乙醚蒸气来消除肥皂泡。之后，19世纪的胶体化学家JPlateau对液体起泡性进行了研究，提出表面张力小、黏度大的起泡液体起泡性较强。美国胶体化学家SRoss在二次大战期间开始研究润滑油的消泡问题，战后连续发表多篇关于消泡的研究报告，在消泡剂的作用机理方面作出了突出贡献。道康宁 （DowCornjng）公
8、司的CCCurrie对当时的消泡剂文献做了较大规模的整理，对造纸、发酵、锅炉等方面的消泡技术进行了全面系统的研究。工业生产的快速发展引起了消泡剂的使用量大增，对消泡剂的消泡效率、使用成本等提出了新的要求；同时，随着消泡剂在某些特定领域的不断扩展，对其在诸如高温、强酸强碱、高剪切等苛刻条件下使用的稳定性能和消泡性能 提出了新的挑战3。 1954年，美国Wagnd-ott公司首先投产聚醚型消泡剂，很快得到了迅速的发展。但对聚醚消泡剂的广泛应用和研究是从近几年随着聚醚工业的发展才开始的4。我国对消泡问题的研究始于上世纪50年代。到60年代初，我国开始对润滑油、传动油的消泡问题进行系统的研究，从而有助
9、于飞机、内燃机车、舰艇、轿车等工业领域的发展。后来又对造纸、印染、发酵、天然气脱硫、混凝土等方面的消泡问题进行了研究。从60年代末，我国开始研究聚醚型消泡剂，并自70年代开始生产聚醚型消泡剂。聚醚型消泡剂首先被应用于抗菌素发酵行业，之后逐渐被推广到其他领域；品种也由当时的单一品种甘油聚GP，发展到现今的GPE、PPE、BAPE等。80年代时，各种各样的消泡剂大量涌现，消泡技术开始在我国各行各业得到了广泛的应用5。目前大量使用的消泡剂主要集中在硅油型和聚醚型两大类。硅油型消泡剂属低毒、抗氧化、破泡能力较强的消泡剂，且由于硅油本身具有亲油性，因此对油溶性溶液的消泡具有令人满意的效果。但是它的水溶性
10、较差，使其在水体系中的使用收到了一定的限制；同时对微酸性发酵效果差，对菌丝发育又有一定的抑制作用，因此，在发酵行业的应用也受到了一定的限制；此外，在纺织印染行业，尤其是浅色织物的印染过程中，由于沉淀在织物上的硅斑不易洗净而又一次受到限制。聚醚消泡剂的优点是亲水性好，且抑泡能力较强，因此在水体系中有较好的消泡效果。但是它又有一个致命的缺点，就是破泡率低，一旦产生了大量的泡沫，聚醚消泡剂并不能一下有效地消除泡沫，而是需要补加一定量的消泡剂才能慢慢解决问题6。考虑到将上述两种消泡剂能有机地结合起来，发挥两者的优势，即产生了一种新型高效消泡剂：聚醚改性聚硅氧烷消泡剂（又称聚醚改性硅油消泡剂）。聚醚改性
11、聚硅氧烷是通过选择具有较强抑泡能力的聚醚，和疏水性强、破泡迅速的聚硅氧烷为原料进行反应，从而在聚硅氧烷分子中引入聚醚链段制得的共聚物（简称硅醚）。将合成的硅醚，再与增稠剂、乳化剂等成分有效混合，得到具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长，成本低、用量少、应用面广等特点的聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。同时由于聚醚改性硅油的耐热性，抗剪切性及耐酸碱盐性能好，可用于许多苛刻条件下的消泡，比如纺织品高温染色工艺、发酵工艺中的消泡，各种油剂、切削液、不冻液、水性油墨等体系中的消泡，也适用于印刷行业感光树脂制版后，洗掉未固化树脂的消泡。目前，此产品在国内还处于研制阶段，其产品十分欠缺。聚醚改性硅油消泡剂能迅速溶于
12、水中，可单独使用，也可与其它助剂配合使用，稳定性好，不发生破乳漂油现象，也无沉淀物产生；同时对非水体系也非常有效。聚醚改性硅油消泡剂是有机硅消泡剂中理想的新品种，具有很好的发展前景。1.1泡沫及其性能 1.1.1泡沫的形成 泡沫在轻化工生产中最常见的一种现象。肉眼中可以看出，泡沫是一部分气体被液体或者固体所包围而形成的密闭空间。仅有一个界面的“泡”叫气泡；由液体薄膜或固体薄膜隔开的具有多个界面的气泡聚集体称为泡沫7。一般情况下，在纯液体中形成的气泡，如果相互接触或从液体中逸出时，就会立即破裂。若某种液体容易成膜，并且不易破裂，这种液体在搅拌时就会形成大量的泡沫。泡沫产生之后体系中的气液表面积大
13、为增加，体系的不稳定性随之增加，因此泡沫易于破裂。但是，如果体系中含有表面活性剂，情况就不同了。表面活性剂分子被吸附在气液界面上，不但降低了气液两相间的表面张力，同时会形成一层具有一定力学强度的分子膜从而使泡沫不易破灭。1.1.2影响泡沫稳定性的因素 影响泡沫稳定性的因素有液体的表面张力、表面黏度即液膜的强度、表面张力的自我修复作用、表面电荷、泡沫气体的扩散以及添加的表面活性剂的结构等。具体分析如下：（1）表面张力及其自修复作用。泡沫形成后体系的气液表面积增加，体系能量随之增加。从能量的角度考虑降低液体的表面张力有利于泡沫的形成，但无法保证泡沫有较好的稳定性。只有当表面膜有一定的强度，能形成多
14、面体泡沫时，低表面张力才有助于泡沫的稳定。但是，许多实际现象已经说明，液体表面张力不是泡沫稳定的决定因素。表面张力的另一个作用，是在泡沫的液膜受到冲击而局部变薄时可使液膜厚度复原，使液膜强度恢复，这种作用称为表面张力的自我修复作用8。（2）表面黏度。决定泡沫稳定性的关键因素，是液膜的强度，而液膜的强度主要取决于表面吸附膜的坚固性，通常用表面黏度来衡量。表面黏度越大，液膜表面强度越高，同时使临近液膜的排液受阻，延缓了液膜的破裂时间，增加了泡沫的稳定性。 （3）气体的透过性。泡沫中的气泡总是大小不均的。小气泡中比大泡中的压力高，于是小泡中的气体会通过液膜扩散到相邻的大泡中，造成小泡变小甚至消失，大
15、泡变大直至破裂。所以，透过性越好的液膜，其气体通过它的扩散速度就越快，泡沫的稳定性也越差。同时，气体的透过性与表面吸附膜的紧密程度有关。表面吸附的分子排列越紧密，表面黏度就越高，气体透过性就越差，泡沫也越不易破裂。（4）表面电荷。如果泡沫液膜带有相同的电荷，该膜的两个表面将相互排斥。当膜变薄至一定程度时两个表面层的静电斥力会阻止液膜的进一步变薄。因此，电荷有阻止液膜变薄增加泡沫稳定性的作用9。（5）表面活性剂的分子结构。研究表明，表面活性剂水溶液的起泡性和稳泡性皆随表面活性剂浓度上升而增强，到一定浓度后达到极限值。表面活性剂亲水基的水化能力强，就能在亲水基周围形成很厚的水化膜，从而将液膜中流动性强的自由水变成流动性差的束缚水，同时也提高了液膜的黏度，不利于重力排液使液膜变薄，从而可以增
