聚醚改性硅油型消泡剂研究进展

科技信息 工业生产过程中，会产生许多有害的泡沫，影响生产和产品的质 量，甚至破坏生产设备，极大地降低生产能力。因此国内外在许多工业 领域都使用消泡技术，如纺织、印染、医药、发酵、食品、造纸、选矿、油 漆、涂料、纤维、硅胶合成和石油开采及炼制等。目前市场上可供选择的 消泡剂品种很多,有机硅消泡剂因其以下特点而被广泛应用:(1)具有化 学稳定性，不易发生化学反应；具有生理惰性，对人体安全。(2)具有正的 铺展系数、进入系数,能在发泡系统中的气-液界面迅速铺展开。(3)具 有较低的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面张力。(4)消泡能力强，用量少不影响产品的质量；不溶或 难溶于起泡液中,却有一定的亲和力[1,2]。 甲基硅油作为消泡剂，还具有高活性、低挥发性、安全环保等优点， 消泡速度快、适用面广，但抑泡效果不好，耐高温、耐强碱性不太理想； 聚醚类消泡剂虽然耐高温、耐强碱，但消泡速度和抑泡时间都较弱。聚 醚改性硅油通过聚醚接枝或嵌段改性，亲水性的聚醚链段赋予其水溶 性，降低聚硅氧烷在油体系中的亲和性和溶解性，自乳化性；疏水性的 聚硅氧烷链段赋予其低表面张力。由于发挥出了两种组分的协同性能， 硅聚醚消泡剂表面张力比纯聚醚型的低，而且比纯硅油的水分散性能 好，有自乳化性能，且消泡和抑泡性能都更为出色。 1.泡沫的形成和消泡原理 1.1泡沫的形成 泡沫是气体被液体隔开的热力学不稳定的分散体系,其稳定性的影 响因素有液体的表面张力及修复作用、界膜的弹性、表面电荷、泡沫气 体的扩散以及表面活性剂的结构等。单一组分的液体不能形成稳定的 泡沫,因为它们的表面和内部是均匀的，很难形成弹性薄膜，即使形成 亦不稳定，会瞬间消失。当液体中含有一种或几种具有起泡和稳泡作用 的表面活性剂时，其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附,形成 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 排列,在气泡界面上形成稳定的双层弹性膜[3]。而泡沫的稳定性就与表 面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。 1.2消泡剂的消泡原理 消泡剂“抑泡”、“破泡”过程是：当体系加入消泡剂后，其分子杂乱无 章地分布在液体表面，抑制弹性膜的形成，即终止泡沫的产生。当体系 产生大量泡沫后，加入消泡剂，其分子立即散布于泡沫表面，快速铺展， 形成很薄的双膜层，进一步扩散、渗透，层状入侵，从而取代原泡膜薄 壁。由于其表面张力低，便流向产生泡沫的高表面张力的液体，这样低表 面张力的消泡剂分子在气液界面间不断扩散、渗透，使其膜壁迅速变薄， 泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层强力牵引，这样，致使泡沫周围 应力失衡，从而导致其“破泡”。不溶于体系的消泡剂分子，再重新进入另 一个泡沫膜的表面，如此重复，所有泡沫，全部覆灭[4]。根据聚硅氧烷消 泡剂“桥连-拉伸”和“桥连-反润湿”[5，6]的消泡机理，消泡剂分散体进 入泡沫膜表面形成的铺展硅油膜变为不稳定的油桥是消泡的关键。 消泡剂要发挥作用，首先必须渗入到泡膜双分子膜中，其渗入能力 可用渗入系数E表示。消泡剂渗入后需要快速扩散，其扩散能力可：用 散布系数S表示。 按ROSS提出的公式：E=γF+γDF-γD(1)；S=γF+γDF-γD(2)。式中：γF-气 泡表面张力；γD-消泡剂表面张力；γDF-气泡、消泡剂间的界面张力。当 E＞0和S＞0时，消泡剂渗入泡膜中并在液膜面扩展，消泡剂才能产生 消泡作用。 2.聚醚硅油消泡剂复配主体成分析 聚醚改性硅油具有很强的乳化能力，能乳化硅油和自乳化，使整个 乳化体系非常稳定；由于兼具有聚硅氧烷的低表面张力和聚醚的易分 散性的特点，使消泡剂易于分散铺展；高于浊点温度时具有消泡性，低 于浊点温度则分散在起泡液中，使消泡持久。聚醚硅油还具有优良的耐 高低温、耐酸碱、抗老化、电绝缘、柔软性、安全环保、储存稳定及使用方 便等优点等，是一种性能优良，有广泛应用前景的消泡剂。 2.1聚醚硅油用量对消泡剂性能的影响 聚醚硅油本身就有消泡和抑泡性能,也能与甲基硅油/改性白炭黑 产生协同作用[7、9]。研究发现：在一定用量范围内,随着加入聚醚硅油量 的增加,消泡时间变短,抑泡时间延长。这是由于聚醚硅油具有自乳化能 力,增加了乳液的稳定性及其在水中的分散性，能够发挥组分间的协同 增效作用，从而使消泡剂的消泡效果明显改善。 2.2甲基硅油粘度及用量对消泡剂性能的影响 二甲基硅油也是消泡剂的常用主体成分,其用量及适用粘度的一般 规律是：起泡液粘度越低，选用的硅油粘度应越高，而粘度大的甲基硅 油溶解度小,抑泡时间长,但乳化困难；反之，起泡液粘度越高，选用的硅 油粘度越低，易分散于起泡液中起消泡作用,但溶解度大,抑泡时间短。 甲基硅油在乳液中的含量也应适中,若用量太低,消泡效果差;若用量太 高,则不易乳化。溶解度小的消泡剂可以长期抑制泡沫产生，持续对泡沫 体系产生杀伤。 2.3二氧化硅选择及用量对消泡剂性能的影响 气相二氧化硅(白炭黑)比表面积大,密度小,易分散,未经疏水处理， 显亲水性,在有机相中难以浸润和分散；经疏水处理后的表面羟基含量 减少,聚集倾向减弱,表面自由能降低,由亲水转为疏水,与有机相的浸润 性、分散性得到改善。气相法白炭黑常用来增强硅油在起泡体系中的分 散能力,增加乳液的稳定性[10,11]。消泡剂中白炭黑的最适用量应以1.3% 左右为宜。 2.4乳化剂选择及用量对消泡剂性能的影响 要形成稳定的乳液，必须选择合适的乳化体系，首先应考虑乳化剂 的HLB值与硅油的HLB值(大约为8～11)相接近,其次要考虑乳化剂 的发泡力要小, 另外还要考虑被乳化体系与乳化剂憎水基之间的亲合 力，结构越近，则乳化效果更好。Span、Tween类乳化剂有着与硅油相似 的化学结构，在硅油的乳化上有着广泛的应用。乳化剂的用量也要讲 究，如果量太多，虽然稳定性改善，但乳液会过于粘稠，消泡效果下降； 若用量太少，则乳液不稳定，易分层。在选择乳化剂时，一般多选用几个 HLB有一定差别的乳化剂进行复配，效果较采用单一的乳化剂好。 3.聚醚改性有机硅消泡剂研究进展 谢文峰[12]等以聚二甲基硅油、改性硅油和白炭黑为主要成分，合成 了稳定的乳液型有机硅消泡剂SXP-3，具有铺展快、分散均匀、不挥发、 化学稳定性高、耐高温、酸碱，适用范围广、用量少、效力高等特点[12]。李 阿丹用聚二甲基硅氧烷与聚醚(丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚)制成改性 硅油；蔡振云[13、15]课题组用丙烯醇聚醚对不同结构、分子量的聚醚及不 同粘度和含氢量硅油接旨接枝改性进行了系统的研究，获得了具有很 好消泡、抑泡效果的不同聚醚硅油结构，并对其进行复配及性能研究； 吴飞、曹治平[16,17]发明了一种用于水性柔性版油墨和水性涂料的高效、 安全、价廉有机硅消泡剂及其复配工艺；安秋凤[18，19]等在氨基改性硅油 合成的基础上，对聚醚与端基硅油的加成反应进行了初步探讨。张宝银 [20]等以聚醚5010为主要原料，在GR-03专用乳化剂条件下，合成了聚 醚硅油复合型消泡剂，与原来的有机硅乳液相比，其消泡能力提高近一 倍。 随着新的高活性消泡组分的不断发现，复配组分协同效应研究的 不断深入，为扬长避短，充分发挥各种消泡剂的优势，消泡剂将朝着高 效持久和性能复合化的方向发展，研制、合成适用性强，用量小，能提高 产品质量和设备利用率的新型高效、多功能复合型硅聚醚消泡剂将是 当前消泡剂的发展方向。同时，新领域的不断开拓和发现，也为有新型 高效、多功能复合型硅聚醚消泡剂的发展提供了广阔的市场前景。如： 在食品工业中，它被用于各种浓缩、发酵、蒸馏过程中消泡；在医学上， 通常用于患者术前，光和胃镜检查前清除脏器或胃内器官的胀气；在个 人保护用品生产中，利用聚醚改性硅油兼具自乳化性、表面活性及生理 惰性，可制得无色、无臭、对人体无刺激不影响皮肤正常呼吸的个人防 护用品和赋予头发光泽、抗静电及对细菌的抑制性的护发品等。 参考文献 ［1］李想.有机硅消泡剂的消泡机理及其应用.化学工程师，2009年 第1期，47-48 ［2］周志源.有机硅消泡剂KHZ的制备［J］.精细化工,1991,(8):6-9 ［3］王世荣,李详高,刘东志等.表面活性剂化学［M］.北京:化学工业 出版社,20051 ［4］赵玉索.有机硅消泡剂的研究及发展.浙江化工，2007年第38卷 第3期12-15 ［5］DENKOV N. Mechanism action of mixed 聚醚改性硅油型消泡剂研究进展 黄山学院化学系 常贯儒 陈国平 ［摘 要］本文概述了改性聚醚硅油消泡剂的特点及其消泡机理，综合介绍了有机硅消泡剂主要成分选择的一般规律和技巧，并对聚 醚改性研究进展状况及市场前景做了简要展望。 基金项目：本文系高校省级自然科学研究重点项目：kj2010A313；黄山学院自然科学基金项目：2006xkjq007。 作者简介：常贯儒（1980-），安徽临泉人，黄山学院化学系教师，硕士，计算机辅助药物设计。 （下转第425页） 博士·专家论坛 422— — 科技信息 自企业生产一线具有丰富经验的高级管理和技术 人才，以实现师资队伍结构更加科学、合理。这是重庆文科类高职院校 要着力解决的问题。 （四）专业结构特色建设 在高职院校的办学中，专业是学校的立身之本，专业建设是办学特 色的核心。目前部分高职院校不顾自身条件和未来社会的需求，争相创 办所谓热门专业，形成了“你有、我有、大家有”的局面，如物流管理专 业、计算机网络技术专业等。因此，高职院校必须针对区域经济发展的 要求和学校的目标定位灵活调整和设置专业，以市场需求状况分析就 业率、订单人数和新生报到率作为主要依据，对有市场需求的专业要办 好、办大、办强，没有市场需求和就业出路的专业坚决停办。换句话说, 也就是要积极建立以重点专业为龙头、相关专业为支撑的专业群；要重 点建设基础条件好、特色鲜明、办学水平和就业率高的特色专业；要优 先支持在工学结合等方面有优势和较大市场需求的紧缺专业；淘汰市 场需求弱或学生就业难的专业。在此基础上构建起方向明确、特色鲜 明、结构合理、错落有致的专业架构,更好地适应并服务于区域经济和社 会发展，并以此提升学校的地位和影响力。 参考文献 ［1］郑长均.城乡统筹背景下的重庆市高职教育发展探究.职业教育 研究，2008年第8期 ［2］牛家强.注重内涵建设促进高职教育健康发展.教育与职业，2007 年29期 （上接第423页） solid -liquid antifoams. 2.stability of oil bridgesin oam films［J］.Langmuir,1999,15(24):8530-8542 ［6］左晶,李临生,安秋风等.聚硅氧烷消泡剂的失活和再生机理.日 用化学工业，2005年，第35卷第3期，167-170 ［7］李春静,卢义和,宫素芝等.消泡剂的发展概述［J］.四川化工, 2005,8(6):20223 ［8］周恒.有机硅消泡剂的制备研究［D］.硕士论文，2008年 ［9］胡伟.聚醚改性有伪乙硅消泡剂的合成研究［D］.硕士论文，2008 年 ［10］蒋丽妍,刘莉,吴利民.气相法白炭黑在消泡剂中的应用［J］.广 东化工,2006,33(7):10212 ［11］黄良仙,安秋凤等.高效乳液型有机硅消泡剂的制备及性能研 究［J］.陕西科技大学学报,2009,27(1):37-40 ［12］谢文峰.高效复合有机硅消泡剂的研制［J］.化学世界，1996， (7)：364-367 ［13］蔡振云,银燕.聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的制备［J］.有机硅材 料,2005,19(4):20-22 ［14］银燕.自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的研制［D］.硕士论 文，2006年 ［15］王健.聚氧烯醚接枝聚硅氧烷的合成及其在消泡剂中的应用 ［D］.硕士论文，2004年 ［16］吴飞,曹治平,丁曦.一种用于水性体系有机硅消泡剂及其制备 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 .申请号200610086114.8，公开号CN1919936A ［17］Duesseldorf, H.T; Vilkerath,H.V; defoaming agents and process of defoaming，Appi.No.:59,170，PatentNumber:4,891,154,752-755 ［18］安秋凤,郭锟等.聚醚-b-聚硅氧烷的合成、表征及其在消泡 剂中的应用.有机硅材料，2008,22(6)：344-348 ［19］安秋凤,郭锟等.聚醚有机硅的合成及其在消泡剂中的应用.纺 织学报，2009，30(6)：90-93 ［20］张宝银，孙军玲等.复合型有机硅乳液消泡剂的制备［J］.山东 化工，2001，30(2)：9-10 （上接第422页） 2.3.1男生7～11至15～18岁四部位皮下脂肪发育较均衡，从7～ 8岁至15～18岁共增长了16.74mm，四个年龄段(上臂+肩胛)+(腹脐+ 腹侧)四部位皮下脂肪厚度增长量分别为6.99mm;6.18mm和4.17mm。呈 匀速增长趋势。 2.3.2女生(上臂+肩胛)+(腹脐+腹侧)四部位皮下脂肪厚度7～8 岁，9～11岁，12～14岁，15～18岁皮脂发育呈大幅度递增趋势，分别递 增2.79mm和8.45mm、21.89mm。15～18岁为突增期。 2.4体密度(D)值的变化 2.4.1男生体密度(D)值9～11岁为1.0623，15～18岁为1.06856，增 长了0.00626，呈上升趋势。男生虽然皮下脂肪在逐年增长，但体密度也 在逐年提高，这说明男子瘦体重的增长 速度较皮下脂肪快，表现为体质结构越来越结实。 2.4.2女生体密度(D)值9～11岁为1.5367，15～18岁为1.0432，呈 下降趋势，下降了0.0105。女生随皮下脂肪的增长，体密度在逐渐下降， 说明女子瘦体重的增长速度明显低于脂肪增长的速度，表现为体质结 构相对越来越疏松。 2.5体脂％的变化 2.5.1男生身体的体脂％，9～11岁为16.01%，12～14岁为16.25%， 15～18岁为13.49%，总下降百分比例量为2.520%。说明男生因瘦体重 增长快，其体脂%不会因皮下脂肪增加而改变下降的趋势。 2.5.2 女生身体的体脂％，9～11 岁为 19.53%，12～14 岁为 18.71％，15～18岁为23.90%。总增长百分比例量为4.37%。说明女子身 体发育过程中，脂肪增长量占身体成分发育的主导地位。 3.分析与讨论 3.1性别差异 3.1.1女生各部位的皮下脂肪厚度，无论哪一年龄段都显著高于男 生，特别是12岁后这种差距成倍增大。这是因为女生进入青春期后，受 性腺活动和内分泌机能的影响，脂肪储量增加，因此女子体脂%指标随 年龄的增长而显著增多。 3.1.2男子随年龄增长，皮下脂肪也增厚。进入青春期后受内分泌激 素的影响，特别是雄性激素(睾丸酮)，有很强的蛋白质合成作用，可使蛋 白质在肌肉、骨骼和皮肤里储存，不会使更多的脂肪沉积。同时，由于蛋 白质的合成特点使男生的骨质坚硬，肌肉收缩能力强，使瘦体重的增长 超过脂肪量增长速度。故男生随年龄增长，体密度也逐渐增长，而体 脂％量逐渐下降。 3.1.3按运动生物力学原理，体脂是人体运动的负担，男女体脂％量 的显著差异是造成男女体力和运动能力差异的一个重要因素。 3.2皮下脂肪发育的年龄段变化特点 3.2.17～11岁，无论男女，两年龄段间，五项皮脂指标都存在着差 异。但其差值就指标本身和集团而言不大，也就是说在没有进入青春期 前，男女学生身体成分构成特征是不明显的。 3.2.2男生9～11岁到12～14岁两年龄段间，五项皮脂指标增长 较缓慢，女生在这两个年龄段间五项指标差值增长比男生大，说明女生 的青春期较男生提前一个年龄段到来。 3.2.3男生15～18岁时，男子身体组成的特征明显化。表现为各部 位皮下脂肪突增，但增长的幅度要比女生低，体密度值突破1.065，表明 骨骼肌肉发育已较壮实，瘦体重增长速度超过脂肪增长，其脂肪％指标 显著下降。女生15～18岁时，身体组成的特征与男生相对不同。表现为 各部位的皮下脂肪，在 15～18 岁大幅度的增长。体密度值下降至 1.4323。反映出其身体瘦体重成分的发育显著低于脂肪量的发育，致使 脂肪量大增，达到23.90%。 3.2.4无论男女在7～8岁，9～11岁阶段，肩+臂的皮下脂肪发育 比腹侧+腹脐皮下脂肪厚，而到12～14岁，15～18岁腹侧+腹脐皮下 脂肪发育厚度又超过（肩+臂）部脂肪的发育厚度。 4.总结 本文探讨了汉族中小学生皮下脂肪发育变化的规律 通过对7～8岁,9～11岁,12～14岁，15～18岁四个年龄段中小学 生的上臂部、肩胛部、腹脐部、腹侧部皮下脂肪的测试分析认为： 4.1.1男女学生随着年龄的增长，各部位的皮下脂肪不断增厚。15～ 18岁增长最快。 4.1.2各年龄段女生各部皮脂厚度显著高于男生，特别是在12～14 岁。女生随皮脂增厚，体脂%指标的发育超过瘦体重发育速度，形成女 子身体组成的特征。这种现象与分泌激素相关。 4.1.3男生因受雄性激素影响，随年龄增长，其瘦体重的发育速度超 过体脂％的发育速度。故其体脂％随年龄增长而下降，体密度增高，骨 骼肌肉粗壮结实，形成男子身体组成特征。 4.1.4男女生7～8岁,9～11岁,肩+臂的皮下脂肪比腹侧+腹脐 皮下脂肪厚，12～14岁,15～18岁腹侧+腹脐皮下脂超过（肩+臂）部脂 肪的厚度。 参考文献 ［1］邵象清.人体测量学［M］.上海：辞书出版社,1985.06 ［2］丛湖平.体育统计［M］.北京：高等教育出版社,2005.09 博士·专家论坛 425— —