在制浆造纸、涂料、发酵等工业生产过程中, 常常需要搅拌、沸腾和振动。搅拌、沸腾和振动易产生泡沫, 进而影响生产操作、产品质量及产量, 造成次品增加、产品装载率降低、生产效率低等问题; 故在生产过程中, 如何有效地控制泡沫一直是研究重点[ 1- 2] 。工业上常用的消泡剂一般分为有机消泡剂、有机硅消泡剂[ 3 ] 。有机硅消泡剂具有成本低、用量少、应用范围广、化学惰性、无污染等优点, 某些性能优良的消泡剂即使在较为苛刻的条件下也能取得满意效果[ 4] , 具有较好的经济效益和广泛的应用前景。本实验以二甲基硅油, 气相法二氧化硅为主要原料, 采用复合型非离子乳化剂制备了有机硅乳液消泡剂, 筛选出佳工艺条件。

1 实验
1.1 主要试剂及仪器
二甲基硅油: 黏度350~ 1 000 mPa. s, 青岛思力肯精细化工有限公司; 气相法二氧化硅: 比表面积200 m2 /g, 重庆科仕默化工有限公司;斯盘80、吐温80: O - 25工业级, 重庆科仕默化工有限公司; 平平加: 工业级, 淄博海杰化工有限公司; 聚醚: 工业级, L61, 黏度2 000mm2 / s, 江苏海安石油工厂。电动搅拌机: JJ- 1型, 江苏金坛市金城国胜实验仪器厂; 电热鼓风干燥箱: 101 - 2 型,龙口市先科仪器公司; 离心机: LS150型, 张家港恒瑞离心机制造有限公司; 低噪音气泵: AP- 1688型, 广东金利佳机电有限公司。

1.2 合成方法
1.1.1 硅膏的制备
高黏度硅膏: 在烧杯中按质量比4:1 加入1 000 mPa. s二甲基硅油和二氧化硅及适量助剂,加热并搅拌均匀后, 放入电热恒温干燥箱, 在一定温度下恒温干燥3 h即可。低黏度硅膏: 在烧杯中按质量比2:2:1加入500mPa.s二甲基硅油、350mPa. s二甲基硅油和气相法二氧化硅, 加热并搅拌均匀后, 放入电热恒温干燥箱中, 在一定温度下恒温干燥2.5 h即可。

1.1.2 消泡剂的制备
将适量的硅膏、斯盘80、二甲基硅油、气相法二氧化硅、白油、聚醚加入烧杯中, 加热至一定温度并搅拌均匀; 然后将加热至一定温度的吐温80、平平加均匀溶液缓慢加入油相中并搅拌均匀, 后将剩余量的水加热至一定温度后缓慢加入乳液中, 搅拌均匀并冷却至室温, 即得到产品。

1.3 性能测试
消泡性能: 室温下, 取磺酸钠质量分数为2% 的磺酸钠水溶液2 g加入到100 mL具塞量筒中, 加水至50 mL, 上下震荡20次, 使泡沫体积达到100 mL; 然后加入0.018 g消泡剂, 同时启动秒表记录时间, 当泡沫高度降至60mL处停止计时, 所得时间为消泡时间。时间越短, 说明消泡剂的消泡性能越好。
抑泡性能: 消泡性能测试完成后, 连接并启动气泵鼓泡。同时启动秒表记录时间; 当泡沫高度升至100 mL处停止计时, 所得时间为抑泡时间。抑泡时间越长, 说明消泡剂的抑泡性能越好。消泡剂的离心稳定性: 在离心机中, 以3 000 r/m in的转速离心30 m in, 观察乳液是否稳定。

2 结果与讨论
2.1 二甲基硅油的黏度及用量对消泡剂性能的影响
二甲基硅油作为消泡剂的主体成分, 具有表面张力低、消泡能力强、热稳定性好、不溶于水且不溶于动植物油及高沸点矿物油的特点, 对大多数介质具有优异的消泡性能[ 5 ] 。二甲基硅油的黏度与消泡剂的消泡及抑泡性能有很大关系。一般来说, 黏度350mPa. s的硅油能有效提升消泡剂的消泡速度, 但持久性差;黏度1 000 mPa. s的硅油消泡速度慢, 但能够提供很好的抑泡性能。将两者并用时, 会同时具有很好的消泡性和抑泡性[ 6] 。为获得消泡性能优良、抑泡持久的有机硅消泡剂, 本实验同时选用了1 000 mPa. s、500 mPa. s及350mPa. s黏度的硅油, 加入气相法二氧化硅制得不同黏度的硅膏。考察了它们的配比对消泡剂消泡性能的影响。

2.1.1 高低黏度硅膏质量比对消泡剂性能的影响
固定硅膏的质量分数为9%, 乳化剂用量为4% , 考察了高低黏度硅膏的质量比对消泡剂性能的影响, 结果见表1。
表1 高低黏度硅膏的质量比对消泡剂性能的影响

由表1 可见, 当高低黏度硅膏质量比为1:1.25时, 消泡剂的消泡时间短, 抑泡时间长。