在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量泡沫不僅使生產(chǎn)操作不便，而且會影響成品的質(zhì)量，消除有害泡沫最有效和最經(jīng)濟的方法是添加消泡劑，可見消泡劑的研究對工業(yè)生產(chǎn)具有重大的意義。高效消泡劑要求

同時有消泡和抑泡作用。甲基硅油消泡劑是較早開發(fā)的一類廣譜性消泡劑，具有優(yōu)良的消泡性、生理惰性、環(huán)境友好等顯著優(yōu)點，但該消泡劑的主要活性物質(zhì)--二甲基硅油難乳化，用其制成的硅乳穩(wěn)定性和抑泡能力相對較差，在高溫和強堿條件下易出現(xiàn)破乳、漂油等現(xiàn)象，所以其所制消泡劑在高溫強堿條件下的消泡、抑泡性能不好。

聚醚改性有機硅是在有機硅分子中引入聚醚，既具有親水基團又具有親油基團，而且其制成的消泡劑結(jié)合了有機硅和聚醚兩者的優(yōu)點。聚醚不僅可以作為非離子型乳化劑用于乳化有機硅油來減少乳化劑的用量，而且可增加其乳液穩(wěn)定性，另外，聚醚本身具有濁點，在高于濁點的溫度下，聚醚呈現(xiàn)消泡作用，使其制成的消泡劑在高溫下具有較好的消泡、抑泡效果。液體石蠟的主要成分是長鏈脂肪族化合物，在高溫強堿下不易斷裂。因此，本文用聚醚改性硅油、自制硅膏、液體石蠟為主要原料，配以乳化劑、增稠劑等助劑，采用高剪切化攪拌方式制備聚醚基硅油消泡劑XP，其穩(wěn)定性和消泡、抑泡性能良好，而且在高溫強堿下具有理想的消泡、抑泡效果。

1、 實驗部分

1. 1 原料與儀器

Si—H 鍵封端的含氫硅油( PHMS) ，Si—H含量( 每克聚硅氧烷所含Si—H 鍵的摩爾數(shù)) 為0.001mol /g，咸陽秦陽化工廠; 烯丙基聚醚( APE) ，平均相對分子質(zhì)量600，揚州晨化科技集團有限公司; 絡(luò)合鉑催化劑，深圳市聚興源有機硅材料行; 二甲基硅油，工業(yè)品，黏度為500mPa·s 和1000mPa·s，山東大易化工有限公司; 乳化劑S( 脂肪醇聚氧烯醚) ，浙江漢邦化工有限公司; 增稠劑PA，汕頭惠成化工有限公司; 十二烷基三甲氧基硅烷改性的白炭黑( WD－10－ SiO2) ，廣州吉必盛科技有限公司; 液體石蠟，廣州市中滿興化工有限公司; 質(zhì)量分數(shù)為30%的NaOH 水溶液，AＲ，西安化工試劑有限公司。

SDF400 型高剪切分散機，上海法孚萊能源技術(shù)有限公司; Brucker VECTOＲ－22型傅里葉變換紅外光譜儀，德國Brucker公司。

1. 2 步驟

1. 2． 1 聚醚改性硅油PESO 的合成

在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的250 mL三口燒瓶中，依次加入20. 4 g PHMS 和12. 3 g APE，將其攪拌混合均勻，用油浴加熱升溫至80 ℃時加入絡(luò)合鉑催化劑，繼續(xù)升溫至100 ℃連續(xù)反應4 h 至體系呈透明狀，然后在0. 01 MPa 條件下減壓抽氣20 min 除去低沸物，得透明液體，即聚醚有機硅PESO。

1. 2. 2 硅膏的配制

即將疏水改性的白炭黑WD － 10 － SiO2與黏度分別為500mPa·s 和1000mPa·s 的二甲基硅油按質(zhì)量比為1∶6∶3 加入三口燒瓶中升溫攪拌至110 ℃，繼續(xù)保溫攪拌直至二者呈半透明態(tài)，即得硅膏。

1. 2. 3 消泡劑的復配

在250 mL 燒杯中依次加入12. 02 g 硅膏、9. 32g 聚醚改性硅油、12. 5 g 二甲基硅油和16. 08 g 液體石蠟，再加入3. 5 g 乳化劑S，用高剪切分散機以1 500 r /min 的轉(zhuǎn)速攪拌15 min 使乳化劑完全分散均勻，然后在乳化時間為25 ～ 60 min 內(nèi)緩慢滴加熱水直至固體質(zhì)量分數(shù)為30%，繼續(xù)攪拌，加入2 滴增稠劑PA 增稠，再用質(zhì)量分數(shù)為30% 的NaOH 水溶液調(diào)乳液pH 約為7 后，出料得穩(wěn)定乳液，即目標產(chǎn)物消泡劑，記作XP。

1. 3 消泡劑性能測定

1. 3. 1 離心穩(wěn)定性測定

取7 mL 消泡劑于離心試管中，在轉(zhuǎn)速為3 000r /min 的高速離心機中離心30 min，取出觀察是否漂油或分層，若不漂油也不分層，表明XP 穩(wěn)定，若出現(xiàn)分層或漂油現(xiàn)象，表明XP 不穩(wěn)定。

1. 3. 2 在水中的分散性測定

將少量消泡劑加入裝有純凈水的試管中，輕輕搖蕩，觀察消泡劑乳液在水中的分散情況( 迅速擴散即為“優(yōu)”; 分散，且液面有少量較難分散的絮狀物表示為“中”; 不易分散，且絮狀物較難消失為“差”) 。

1. 3. 3 消泡性能測定

在150 mL 量筒中加入30 mL 質(zhì)量分數(shù)為4%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液作為起泡液，接管通入N2，調(diào)流速約為3 L /min 進行鼓泡，使泡沫高度達到100 mL 時，加入0. 025 mL 消泡劑XP，然后快速用秒表記錄泡沫消失所用的的時間，此時間記為消泡時間，時間越短，表明消泡劑消泡效果越好。

1. 3. 4 抑泡性能測定

在150 mL 量筒中加入100 mL 質(zhì)量分數(shù)為4%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液和0. 05 mL 消泡劑XP，接管通入N2，調(diào)流速約為3 L /min 進行鼓泡，然后快速用秒表記錄出現(xiàn)泡沫所用的時間，此時間記為抑泡時間，時間越長，表明消泡劑抑泡效果越好。

1. 3. 5 耐高溫性能測定

將裝有起泡液( 質(zhì)量分數(shù)為4% 的十二烷基苯磺酸鈉水溶液) 的試管( 提前標記出100 mL 處) 放在油浴鍋中，加熱升溫至起泡液溫度分別為30 、40、50 、60 、70、80、90、100 ℃，然后在不同溫度下分別用1. 3. 3 節(jié)和1. 3. 4 節(jié)方法測定消泡劑XP 的消泡時間和抑泡時間。

1. 3. 6 耐強堿性能測定

通過往起泡液( 質(zhì)量分數(shù)為4% 的十二烷基苯磺酸鈉水溶液) 中加質(zhì)量分數(shù)為30% 的NaOH 水溶液調(diào)其pH 分別為7、8、9、10、11、12、13、14，然后在不同pH 下分別用1. 3. 3 節(jié)和1. 3. 4 節(jié)方法測定消泡劑XP 的消泡時間和抑泡時間。

2、 結(jié)果與討論

2. 1 聚醚改性硅油PESO 的表征

對原料PHMS 和產(chǎn)物PESO 的結(jié)構(gòu)用紅外光譜( FTIＲ) 進行表征，其IＲ 譜見圖1。

從圖1 可以看出，PESO 在2 150 cm － 1 處的Si—H 伸縮振動吸收峰已消失，說明Si—H 鍵已經(jīng)完全參加反應，在3 482 cm － 1處出現(xiàn)了歸屬于—OH 的伸縮振動吸收峰，在2 970 ～ 2 860 、1 260、1 100、20025px － 1處出現(xiàn)了聚甲基硅氧烷鏈段的4 組吸收峰，其中2 970 ～ 2 860 cm － 1 處的伸縮振動吸收峰明顯增強，這是由于PESO 分子中所含的亞甲基數(shù)目增多所引起的。這表明，PHMS 和APE 成功接枝生成PESO。

2. 2 消泡劑配制過程的影響因素研究

2. 2. 1 乳化時間對消泡劑的影響

固定其他條件不變，以質(zhì)量分數(shù)4% 的十二烷基苯磺酸鈉水溶液為起泡液，改變?nèi)榛瘯r間，通過測定XP 在不同乳化時間下消泡劑的消泡時間、抑泡時間，以及在水中的分散性，來研究乳化時間對消泡劑的性能影響，結(jié)果見表1。

由表1 可以看出，乳化時間小于40 min 時，油相未能較好地分散，有漂油現(xiàn)象，消泡、抑泡效果差，隨著攪拌的進行，40 min 后油相均勻地分散在水相中，乳液較為細膩，但乳化時間過長會使乳液過度剪切，導致穩(wěn)定性也下降。故控制乳化時間為40 min。

2. 2． 2 乳化水溫對消泡劑的影響

固定其他條件不變，以質(zhì)量分數(shù)4% 的十二烷基苯磺酸鈉水溶液為起泡液，改變?nèi)榛疁?，通過測定在不同水溫下XP 的消泡時間、抑泡時間，以及在水中的分散性，來研究乳化水溫對消泡劑的性能影響，結(jié)果見表2。

從表2 可以看出，隨著乳化水溫的升高，XP 的消泡、抑泡效果提高，其乳液穩(wěn)定性也提高，當乳化水溫為70 ℃時，XP 的性能達到最佳，隨著乳化水溫的繼續(xù)升高，乳化劑的分子運動加速，降低了乳化劑分子在油水界面的定向吸附力，使乳化效果不佳。因此，選取乳化水溫為70 ℃。

2. 3 消泡劑的物化性能

對最佳乳化條件下配制的消泡劑XP 進行性能測定，其物化性能見表3。

2. 4 高溫強堿下消泡劑性能的研究

2. 4. 1 溫度對消泡劑的影響

固定其他條件不變，逐漸升高起泡液( 質(zhì)量分數(shù)4%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液) 的溫度，并測定在外界不同溫度下XP 的消泡時間和抑泡時間，來研究溫度對消泡劑性能的影響，結(jié)果見表4。

從表4 可以看出，隨著外界溫度的升高，消泡時間略有延長，抑泡時間也略有縮短，因為在高溫下部分PESO的硅氧鍵斷裂，使XP消泡、抑泡性能有所下降，但是在高溫下長鏈脂肪類液體石蠟分子不會斷裂，而且聚醚在高于其濁點的溫度下會表現(xiàn)出消泡效果。由表4還可以看出，在100℃下XP的消泡、抑泡性能相對較好，與外界溫度關(guān)系不是很大。

2. 4． 2 pH 對XP 消泡性能的影響

固定其他條件不變，通過加入質(zhì)量分數(shù)為30%的NaOH水溶液來調(diào)起泡液( 質(zhì)量分數(shù)4%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液)的pH，并測定在外界不同pH下XP的消泡時間和抑泡時間，來研究pH對消泡劑性能的影響，結(jié)果見表5。

從表5可以看出，隨著pH的增大，消泡時間稍有增長，抑泡時間也稍有縮短，因為在堿性條件下PESO硅氧烷鍵斷裂，影響了XP消泡、抑泡性能，但是聚醚鏈段和液體石蠟分子在強堿條件下不易斷裂，改善了XP的性能。由表5可看出，在pH=14強堿條件下XP的消泡、抑泡性能相對良好，和中性條件下效果相差不多。

3、 結(jié)論

( 1) 以含氫硅油PHMS和烯丙基聚醚APE硅氫化加成生成的聚醚改性硅油PESO，液體石蠟，自制硅膏為主要原料，配以乳化劑S和其他助劑，經(jīng)過高剪切機械乳化法制得消泡劑XP。

( 2) 消泡劑XP的最佳乳化條件為: 乳化時間為40min，乳化水溫為70℃。

( 3) 所制的XP水分散性、離心穩(wěn)定性良好，消泡時間為5s，抑泡時間為60min，而且XP在100 ℃高溫和pH=14 強堿的條件下消泡時間約為6s，抑泡時間約為50min。