親水疏水值對有機硅消泡劑性能的影響

羅曉強，李識寒，吳濟民

（1.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南 平頂山 467000；2.中國平煤神馬集團尼龍科技有限公司，河南 平頂山 467000）

親水疏水值對有機硅消泡劑性能的影響

羅曉強1，李識寒2，吳濟民1

（1.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南 平頂山 467000；2.中國平煤神馬集團尼龍科技有限公司，河南 平頂山 467000）

有機硅消泡劑以優(yōu)異的性能廣泛應用于化工生產(chǎn)，在溫度為90℃條件下，由白炭黑和二甲基硅油合成的的硅膏，以硅膏為主要成分添加表面活性劑等物質(zhì)制備的乳白色漿料就是有機硅消泡劑。表面活性劑的親油親水平衡值對消泡劑性能有很大的影響，本文針對親水疏水值對有機硅消泡劑的消泡穩(wěn)定性能和穩(wěn)定性能的影響展開了研究。

有機硅；制備；消泡性；性能

消泡劑的研究伴隨泡沫消除劑的大量使用得到了快速的發(fā)展，消除泡沫的兩種方法是機械法和化學法。機械法消除泡沫只能短時間去除表面泡沫，消除大量細密的泡沫較困難［1，2］?；瘜W消泡法在化工生產(chǎn)中較廣泛使用，化學消泡法要向泡沫體系中加入消泡劑來消除有害泡沫。有機硅消泡劑是化學生產(chǎn)過程中常用的消泡劑，有機硅消泡劑不僅具有瞬時消泡的作用，而且有持久的抑泡作用，具有用量少應用范圍廣、化學惰性、無污染等優(yōu)點［3-5］。在生產(chǎn)中親水疏水平衡值是衡量表面活性劑在溶液中的性質(zhì)的一個定量指標，親水疏水平衡值是表明表面活性劑在不同性質(zhì)溶液中所表現(xiàn)出來的活性［6-8］。通常情況下親水疏水平衡值低，表面活性劑趨向親油性；親水疏水平衡值高，表面活性劑趨向親水性。根據(jù)有機硅消泡劑的工業(yè)用途，化工生產(chǎn)中制備有機硅消泡劑時，親水疏水平衡值通?？刂圃?～10之間［9，10］。

1　消泡劑制備

本試驗用有機硅消泡劑在試驗室制備，在20 （wt）%含量的二甲基硅油中加入8（wt）%的白碳黑進行分散，觀察待分散充分后，將溶液在100℃的水浴鍋中加熱30min，在恒溫箱中除水制備硅膏，攪拌條件下控制流量緩慢加入去離子水，得到有機硅消泡劑的粗乳液，經(jīng)過剪切機攪拌剪切至乳液穩(wěn)定，就是有機硅消泡劑產(chǎn)品。

圖1　有機硅消泡劑制備工藝圖Fig.1　Production process of Silicone defoamer

在試驗中制備了親水疏水平衡值不同的span60和tween60混合物，根據(jù)要求加入6（wt）%的復配span60和tween60，甲基硅油、白碳黑和其它物質(zhì)用量相等，得到5種不同HLB值的有機硅消泡劑進行消泡性能和穩(wěn)定性能試驗。

表1　不同親水疏水平衡值值的有機硅消泡劑Tab.1 Different hydrophilic hydrophobic equilibrium valuer of the Silicone defoamer（1-5）

2　試驗與討論

2.1消泡性能測試方法

室溫20℃，將100mL含1（wt）%起泡物質(zhì)（發(fā)泡劑）的水溶液加入羅氏消泡儀內(nèi)，快速晃動使泡沫升高至試管的一定刻度，然后單位，加入3D消泡劑，計時至泡沫消失，所用時間即為消泡時間，單位以秒計，對消泡性能進行評價。

式中V：消泡率；T：消泡劑消泡的時間；L：殘余泡沫的高度；H：空白泡沫高度。

圖2　羅氏消泡儀Fig．2　The foam apparatus

2.2不同親水疏水平衡值對消泡性能的影響

在試驗中，根據(jù)對每100g有機硅消泡劑中加入不同親水疏水平衡值的表面活性劑表現(xiàn)出的消泡性能的測試數(shù)據(jù)，在3000r·min-1的離心機高速離心攪拌下表現(xiàn)出來的穩(wěn)定數(shù)據(jù)，來判定消泡劑中表面活性劑的親水疏水最優(yōu)平衡值。在本研究中進行了消泡時間和穩(wěn)定時間的對比。

圖3是不同親水疏水平衡值制備的表面活性劑對消泡性能的影響圖。

圖3　不同親水疏水平衡值乳化劑對消泡性影響Fig.3　Defoaming effects curve of different hydrophilic hydrophobic equilibrium value

從圖3中可以得出，加入表面活性劑的親水疏水平衡值是6時制備的有機硅消泡劑的消泡性能優(yōu)異于親水疏水平衡值為其它數(shù)據(jù)的4種消泡劑。表面活性劑的親水疏水平衡值過高會使有機硅油的親油性能降低，使硅油乳狀液的穩(wěn)定性降低；表面活性劑的親水疏水平衡過低會增加消泡劑的親油性能，降低消泡劑的親水性能，增加有機硅消泡劑中各物質(zhì)的融合難度，影響消泡性能，降低有機硅消泡劑穩(wěn)定性，增加有機硅消泡劑的制備成本。

圖4是親水疏水平衡值與消泡劑穩(wěn)定性關(guān)系圖。

圖4　親水疏水平衡值與消泡劑穩(wěn)定性關(guān)系圖Fig.4　Relationship between Hydrophilic hydrophobic equilibrium value and stability of defoamer

從圖4中可知，當不同親水疏水平衡值的表面活性劑加入有機硅消泡劑后，檢測消泡劑性能時，表現(xiàn)出不同的穩(wěn)定性。當親水疏水平衡值為5的表面活性劑加入的消泡劑進行消泡劑試驗時，在轉(zhuǎn)速為3000r·min-1的離心機高速攪拌下，18 min后觀察消泡劑出現(xiàn)分層；當活性劑的親水疏水平衡值為6的表面活性劑加入的消泡劑進行消泡劑時，在轉(zhuǎn)速為3000r·min-1的離心機高速攪拌下，25min后觀察消泡劑出現(xiàn)分層；當親水疏水平衡值為7時，轉(zhuǎn)動20min出現(xiàn)分層穩(wěn)定性呈下趨勢；親水疏水平衡值為9時，轉(zhuǎn)動14min后就分層，時間更短。從圖4中可以得出，表面活性劑的親水疏水平衡值是6時制備的有機硅消泡劑的消泡性能優(yōu)異于親水疏水平衡值為其它數(shù)據(jù)的4種消泡劑。

3　結(jié)論

表面活性劑的親水疏水平衡對有機硅消泡劑的性能影響很大，在制備過程中，加入表面活性劑的親水疏水平衡值為6左右時為比較適宜，此時硅消泡劑的消泡性及穩(wěn)定性均能表現(xiàn)出好的性能，表面活性劑的親水疏水平衡值為6時消泡劑的消泡效率高又能保證穩(wěn)定性，這時硅油的消泡能力能夠釋放充分。

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Effect of the performance of organic silicone defoamer by hydrophile-lipophile Balance

LUO Xiao-qiang1，LI Shi-han2，WUJi-min1
（1.Industrial Vocational and Technical College of Pingdingshan，Pingdingshan 467000，China；2.China Pingmei Shenma Group Nylen Techmology Company Limited，Pingdingshan 467000，China）

The organosilicon defoamer is widely used in industrial production due to its superior performance，at 90℃，the organic silicon defoamer is prepared by using dimethylsilieone and dimethyl silicone oil as the main material.The value of emulsifier′s Hydrophile-Lipophile Balance Number has a great performance of the organic silicone defoamer.This paper is studying the effect of defoamer performance by hydrophilic hydrophobic value of organic silicon.

organic silicon；preparation；defoamer；performance

TQ317

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160782

2016-03-25

羅曉強（1976-），男，工程師，2010年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學，化學工程與技術(shù)專業(yè)，碩士研究生，現(xiàn)從事化學反應器方向的研究。