复配型聚醚改性硅氧烷消泡剂乳液的制备

尤小姿，徐文远，朱晓英，王瑜钢，童锋

（浙江新安化工集团股份有限公司有机硅研究所，浙江 建德 311600）

在许多工业（如印染、发酵、造纸、涂料、医药、油田开采、水处理等）的生产过程中，由于搅拌、振动、沸腾等操作经常会产生大量泡沫，如不经适当抑止，泡沫会给生产带来很多麻烦，如影响生产的正常进行、减少设备有效负载量、造成产品质量及生产能力下降等。为了消除和抑制泡沫，最有效和最经济简便的方法就是加入消泡剂。常用的有醇类、油脂类、醚类、皂类、有机极性化合物及聚硅氧烷类等各种类型的消泡剂。聚硅氧烷类的乳液型消泡剂同非硅类消泡剂相比，具有消泡效果好、用量少等优点。

聚醚改性聚硅氧烷消泡剂是将聚醚和有机硅消泡剂两者的优点有机结合起来的一种新型高效消泡剂，由于其消泡效力强，且其耐热性、抗剪切性及耐酸碱性能好，加之还具有无毒无味、贮藏稳定及使用方便等优点，因而被广泛用在各种场合，特别是用于许多苛刻条件下的消泡，如纺织品高温染色工艺、发酵工艺中的消泡，但是此类消泡剂在我国还处于研制阶段，很多厂家依赖进口，因此对于聚醚改性硅油消泡剂的研究具有一定的现实意义[1-10]。

1 实验

1.1 主要原料和仪器

二甲基硅油 （350 cp、1000 cp）、羟基硅油（100 cp、700 cp、50 万 cp）、 疏水气相法白炭黑（300目）、聚醚改性硅油：浙江新安化工集团股份有限公司； 乳化剂 Span-60、Span-80、Tween-60：上海凯必特化工有限公司；MQ硅树脂：得尔塔有机硅；KOH：上海凌峰化学试剂有限公司；平平加、OP：无锡市首越贸易公司；脂肪醇聚氧乙烯醚AEO系列：沙索化学；增稠剂CMC（羧甲基纤维素纳）：南通市晗泰化工有限公司。

仪器：剪切乳化机、均质机、旋转粘度计、恒速搅拌器、增力电动搅拌器、台式离心机、恒温鼓风烘箱等。

1.2 消泡剂乳液的制备方法

（1）耐酸性和中性消泡剂的制备：在烧杯中加入100 g的二甲基硅油，10 g白炭黑，150℃加热搅拌保温3 h，降至室温即制得硅膏。另取烧杯中加入22 g上述硅膏，6 g羟基硅油，聚醚改性硅油14 g，70℃左右加热搅拌30 min左右，使硅膏分散；再加入复合乳化剂6 g，70℃左右加热搅拌2～3 h，使乳化剂溶解并混合均匀；降温至50℃左右，搅拌加入水55 g，得到粗乳液，然后用剪切乳化机以12000 r/min的转速搅拌10 min，得到白色均匀乳液。

（2）耐碱性消泡剂的制备：在烧杯中加入350 cp的二甲基硅油40 g，1000 cp的二甲基硅油 26 g，700 cp羟基硅油 17 g，白炭黑 5 g，MQ 硅树脂 10 g，氢氧化钾2 g，150℃加热搅拌保温3 h，降至室温即制得硅膏。另取烧杯中加入25 g上述硅膏，15 g聚醚改性硅油，70℃左右加热搅拌30 min左右，使硅膏分散。加入复合乳化剂6 g，70℃左右加热搅拌2～3 h，使乳化剂溶解并混合均匀；降温至50℃左右，搅拌加入水55 g，得到粗乳液，然后用剪切乳化机以12000 r/min的转速搅拌10 min，即可得到均匀乳液。

1.3 消泡剂的性能测试

（1）消泡性能：向100 mL标准比色管中加入20 mL 2%的十二烷基苯磺酸钠水溶液，塞好塞子，以60次／min的速度竖直振荡1 min，滴加0.2 g稀释后的10%消泡剂，记录泡沫全消时间。需时越短，消泡力越高。

（2）抑泡性能：消泡测试后的比色管内液体，不再加消泡剂，以60次／min的速度竖直振荡20 s，静置考察泡末消除时间，记录消泡次数。消泡次数多寡体现了抑泡性能的好坏。第一次泡沫消失的时间称为消泡时间，随后不再加入消泡剂，继续进行第二次振荡静止后观察泡沫消失时间。同样重复进行到泡沫消失时间为一规定值（如60 s），此时的重复次数称为消泡次数。消泡次数多，抑泡性能好。

（3）离心稳定性：将乳液在离心机中以3000r/min离心测试30 min，观察乳液是否分层、漂油等。

（4）分散性：分散性参照农乳，分为五个等级，一级最好，五级最差。

2 结果与讨论

2.1 聚醚硅油的选择和用量对消泡剂性能的影响

聚醚的结构对改性硅油有较大的影响，环氧乙烷EO链段增加会提高水溶性，环氧丙烷PO链段增加会提高聚醚硅油的疏水性，减小共聚物在水中的溶解度，降低溶点。一般来说，能改善消泡性能。但是溶解度太大会有助泡作用，因此可选聚醚结构EO/PO为0.5～2.0。本公司销售的聚醚硅油239、290制成的消泡剂性能良好。

聚醚硅油自身能自乳化，能与硅膏产生协同作用。改变其用量，考察对消泡性能的影响。如表1所示，随着聚醚硅油用量增加，消泡剂的消泡性能明显改善，但当用量超过15%时，抑泡性能会降低。

表1 聚醚硅油用量对消泡剂性能的影响

2.2 乳化剂的选择和用量对消泡剂性能的影响

乳化剂的选择是实验成功与否的关键。通常以HLB值为依据，已知乳化硅油所需的HLB值为10左右，为此可选HLB符合的表面活性剂为乳化剂，经过实验，确认多组份乳化剂效果最好，由司盘与吐温复配而成。结果如表2所示，复配乳化剂对乳状液中的水相和油相都有某种程度的亲和力，因此乳液稳定性、流动性较单一乳化剂好。

乳化剂的用量影响到乳液粒径的大小，进而影响到乳液的稳定性。当乳化剂用量太少时，乳化剂不能完全包覆在乳胶粒表面，因此不能形成完整的水包油体系，但当乳化剂用量过大时，形成的粒径过小，界面能太大，导致乳液的稳定性反而下降。结果如表3，当乳化剂用量为7%时，乳液的稳定性、分散性已经很好，再增加乳化剂用量，影响消泡性能。

2.3 乳化时间对消泡剂性能影响

选用7%复配3乳化剂，聚醚硅油用量15%，制得耐酸性消泡剂，考察乳化时间的影响。结果如表4所示，乳化时间过短，硅油不能充分乳化，制得的乳液粗糙且稳定性差。若乳化时间过长，增加了能耗，流动性变差。实验结果表明：乳化时间应大于30 min，40 min最佳。

表2 乳化剂对消泡剂性能的影响

表3 乳化剂用量对消泡剂性能的影响

表4 乳化时间对消泡剂性能的影响

2.4 主要技术性能

将自制消泡剂与其他消泡剂对比，从表5可以看出，自制消泡剂各方面性能与迈图SAG47相比相差不大。

表5 消泡剂的技术指标

3 结论

以甲基硅油、气相法白炭黑、聚醚硅油为主要成份，采用司盘、吐温为复合乳化剂制得了耐酸和耐碱消泡剂。该消泡剂离心稳定性好、在水中的分散性良好、消泡效好、生产过程无污染。

[1]幸松民，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用[M].北京:化学工业出版社，2000:484-509.

[2]陈国平，常贯儒.聚醚硅油消泡剂的合成工艺及复配研究[J].黄山学院学报， 2010，12（5）:28-31.

[3]常贯儒，陈国平，邵善韦.聚醚改性硅油乳化剂的合成及其在特种有机硅消泡剂中的应用[J].有机硅材料，2012，26（2）:97-101.

[4]常贯儒，陈国平，陈龙，等.聚醚改性有机硅消泡剂的制备工艺及应用研究[J].应用化工， 2012，41（2）:232-236.

[5]张国运，刘玉婷，魏昌波.复合型乳液有机硅消泡剂的研究[J].日用化学工业， 2007，37（2）:128-130.

[6]张凡，成西涛，张兆军，等.聚醚聚硅氧烷消泡剂HK-013的制备及在染色中的应用[J].应用化工， 2010，39（8）:1263-1265.

[7]曹治平，张忠均.耐高温耐强碱有机硅消泡剂乳液组合物及制备方法：CN，1583212[P].2005-02-23.

[8]黄良仙，安秋凤，郭锟，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）:37-41.

[9]Syuichi A，Kunihiro Y，Hiroshi O，et al.Polyoxyalkylenemodified polydimethylsiloxane antifoam compositions with two different polyoxyalkylene groups： US，5271868[P].1993-12-21.

[10]胡廷，张勇，孔德钰，等.有机硅消泡剂的制备及在味精发酵中的应用[J].有机硅材料， 2009，23（6）:388-390.