亲水疏水值对有机硅消泡剂性能的影响

罗晓强，李识寒，吴济民

（1.平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467000；2.中国平煤神马集团尼龙科技有限公司，河南 平顶山 467000）

亲水疏水值对有机硅消泡剂性能的影响

罗晓强1，李识寒2，吴济民1

（1.平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467000；2.中国平煤神马集团尼龙科技有限公司，河南 平顶山 467000）

有机硅消泡剂以优异的性能广泛应用于化工生产，在温度为90℃条件下，由白炭黑和二甲基硅油合成的的硅膏，以硅膏为主要成分添加表面活性剂等物质制备的乳白色浆料就是有机硅消泡剂。表面活性剂的亲油亲水平衡值对消泡剂性能有很大的影响，本文针对亲水疏水值对有机硅消泡剂的消泡稳定性能和稳定性能的影响展开了研究。

有机硅；制备；消泡性；性能

消泡剂的研究伴随泡沫消除剂的大量使用得到了快速的发展，消除泡沫的两种方法是机械法和化学法。机械法消除泡沫只能短时间去除表面泡沫，消除大量细密的泡沫较困难［1，2］。化学消泡法在化工生产中较广泛使用，化学消泡法要向泡沫体系中加入消泡剂来消除有害泡沫。有机硅消泡剂是化学生产过程中常用的消泡剂，有机硅消泡剂不仅具有瞬时消泡的作用，而且有持久的抑泡作用，具有用量少应用范围广、化学惰性、无污染等优点［3-5］。在生产中亲水疏水平衡值是衡量表面活性剂在溶液中的性质的一个定量指标，亲水疏水平衡值是表明表面活性剂在不同性质溶液中所表现出来的活性［6-8］。通常情况下亲水疏水平衡值低，表面活性剂趋向亲油性；亲水疏水平衡值高，表面活性剂趋向亲水性。根据有机硅消泡剂的工业用途，化工生产中制备有机硅消泡剂时，亲水疏水平衡值通常控制在3～10之间［9，10］。

1　消泡剂制备

本试验用有机硅消泡剂在试验室制备，在20 （wt）%含量的二甲基硅油中加入8（wt）%的白碳黑进行分散，观察待分散充分后，将溶液在100℃的水浴锅中加热30min，在恒温箱中除水制备硅膏，搅拌条件下控制流量缓慢加入去离子水，得到有机硅消泡剂的粗乳液，经过剪切机搅拌剪切至乳液稳定，就是有机硅消泡剂产品。

图1　有机硅消泡剂制备工艺图Fig.1　Production process of Silicone defoamer

在试验中制备了亲水疏水平衡值不同的span60和tween60混合物，根据要求加入6（wt）%的复配span60和tween60，甲基硅油、白碳黑和其它物质用量相等，得到5种不同HLB值的有机硅消泡剂进行消泡性能和稳定性能试验。

表1　不同亲水疏水平衡值值的有机硅消泡剂Tab.1 Different hydrophilic hydrophobic equilibrium valuer of the Silicone defoamer（1-5）

2　试验与讨论

2.1消泡性能测试方法

室温20℃，将100mL含1（wt）%起泡物质（发泡剂）的水溶液加入罗氏消泡仪内，快速晃动使泡沫升高至试管的一定刻度，然后单位，加入3D消泡剂，计时至泡沫消失，所用时间即为消泡时间，单位以秒计，对消泡性能进行评价。

式中V：消泡率；T：消泡剂消泡的时间；L：残余泡沫的高度；H：空白泡沫高度。

图2　罗氏消泡仪Fig．2　The foam apparatus

2.2不同亲水疏水平衡值对消泡性能的影响

在试验中，根据对每100g有机硅消泡剂中加入不同亲水疏水平衡值的表面活性剂表现出的消泡性能的测试数据，在3000r·min-1的离心机高速离心搅拌下表现出来的稳定数据，来判定消泡剂中表面活性剂的亲水疏水最优平衡值。在本研究中进行了消泡时间和稳定时间的对比。

图3是不同亲水疏水平衡值制备的表面活性剂对消泡性能的影响图。

图3　不同亲水疏水平衡值乳化剂对消泡性影响Fig.3　Defoaming effects curve of different hydrophilic hydrophobic equilibrium value

从图3中可以得出，加入表面活性剂的亲水疏水平衡值是6时制备的有机硅消泡剂的消泡性能优异于亲水疏水平衡值为其它数据的4种消泡剂。表面活性剂的亲水疏水平衡值过高会使有机硅油的亲油性能降低，使硅油乳状液的稳定性降低；表面活性剂的亲水疏水平衡过低会增加消泡剂的亲油性能，降低消泡剂的亲水性能，增加有机硅消泡剂中各物质的融合难度，影响消泡性能，降低有机硅消泡剂稳定性，增加有机硅消泡剂的制备成本。

图4是亲水疏水平衡值与消泡剂稳定性关系图。

图4　亲水疏水平衡值与消泡剂稳定性关系图Fig.4　Relationship between Hydrophilic hydrophobic equilibrium value and stability of defoamer

从图4中可知，当不同亲水疏水平衡值的表面活性剂加入有机硅消泡剂后，检测消泡剂性能时，表现出不同的稳定性。当亲水疏水平衡值为5的表面活性剂加入的消泡剂进行消泡剂试验时，在转速为3000r·min-1的离心机高速搅拌下，18 min后观察消泡剂出现分层；当活性剂的亲水疏水平衡值为6的表面活性剂加入的消泡剂进行消泡剂时，在转速为3000r·min-1的离心机高速搅拌下，25min后观察消泡剂出现分层；当亲水疏水平衡值为7时，转动20min出现分层稳定性呈下趋势；亲水疏水平衡值为9时，转动14min后就分层，时间更短。从图4中可以得出，表面活性剂的亲水疏水平衡值是6时制备的有机硅消泡剂的消泡性能优异于亲水疏水平衡值为其它数据的4种消泡剂。

3　结论

表面活性剂的亲水疏水平衡对有机硅消泡剂的性能影响很大，在制备过程中，加入表面活性剂的亲水疏水平衡值为6左右时为比较适宜，此时硅消泡剂的消泡性及稳定性均能表现出好的性能，表面活性剂的亲水疏水平衡值为6时消泡剂的消泡效率高又能保证稳定性，这时硅油的消泡能力能够释放充分。

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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

罗晓强（1976-），男，工程师，2010年毕业于中国矿业大学，化学工程与技术专业，硕士研究生，现从事化学反应器方向的研究。