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消泡剂的消破剂机理2.1 泡沫成因
泡沫的产生是在机械力作用下,使不溶性气体进入到液体中,并被液体相互隔离成非均匀体系,从而形成大量气-液界面的结果。因为气相的密度〈液相的密度〈固相的密度,所以就会有气相随着浮力的作用下向液面移动的现象,产生两相泡沫或三相泡沫。起泡液几乎都是溶液,纯净液体一般不起泡。如果把液体搅拌时,液体表面产生一层较稳定的液膜,这时气体无法一直向外逃逸,产生的气泡聚集就会成为泡沫,这种被隔离的气泡聚集物就是俗称的泡沫。泡沫的稳定与液相的粘度大小、表面弹性作用、表面流变性都会有很大的因素,一般很难得到稳定并持久的泡沫。
2.2 消泡剂的消泡机理
在混凝土中添加消泡剂,能够防止混凝土拌合物中气泡产生或使原有气泡减少。实验中所加入的消泡剂是一种表面活性剂,可降低液相的表面张力,润湿角减小到一定程度时,气泡即脱离固体表面的吸附而逸出或破灭,所以加入消泡剂能在一定程度上混凝土中的的气泡,有效防止或混凝土产生表面的蜂窝、麻面,使混凝土的表面具有较高的平整度和光泽度,表层性能等得到改善。
消泡的涵义主要有两方面,一是“破泡”,即已产生的泡沫;二是“抑泡”,即阻止泡沫的再生。性能优异的消泡剂往往同时兼具优良的破泡及抑泡能力。
虽然消泡剂的使用由来已久,但对不同消泡体系需要不同类型的消泡剂,并且因化学结构和性质不同,消泡剂的作用机理至今仍莫衷一是。普遍被人们所接受的消泡剂机理,有以下3种:
(1)罗斯假说
将消泡剂添加到起泡体系,消泡剂分子就会靠近到泡沫。首先消泡剂附着在泡沫液膜上开始侵入,逐渐在泡膜上扩展开来,使得泡膜局部厚道骤减,终导致气泡合并或破灭。罗斯曾经明确的说过:没有任何一种消泡机理能涵盖所有的消泡现象,各式各样、纷繁错杂的消泡剂,可以对应着多种消泡机理。
(2)疏水固体颗粒的消泡机理
起泡液中添加疏水固体颗粒后,疏水颗粒会立即吸附起泡液中表面活性剂的亲水端,使得疏水颗粒的外层变为表面活性剂的亲水端,具有亲水性,进入水相,疏水固体颗粒大量吸附起泡体系的表面活性剂,使得起泡液中表面活性剂的浓度骤降,致使泡沫破裂。这种消泡机理不能解释其他消泡剂的作用机理,过于片面。
(3)聚醚改性硅油的消泡机理
对聚醚改性硅油作为消泡剂的消泡过程解释,为完备的消泡机理有:“桥连-拉伸”机理、“桥连-排湿”机理两种。桥连-拉伸”机理基于硅油独特的低表面张力极易铺展的特点,指出消泡剂液滴能够产生不同程度的变形,但该机理难以说明硅膏与纯硅油区别;“桥连-排湿”机理基于硅油的亲油性,能够说明低粘度聚醚改性硅油的作用原理。
他曾是一个普通的车间工人,一个月薪几百块的工薪层,他用勤奋和智慧把他的“泡沫经济”发展成了一项令人,目的事业。被委任编制 标准;自己的公司年纳税过百万,曹治平用他的勤奋和聪慧
上个世纪40年代出生的曹治平是南京一个普通工人家庭的子女,高中毕业后进入南汽集团当上了一名车间工人。“我的任务是清理发动机表面留下的金属细屑,”曹治平说,由于是高压喷淋,会不可避免地产生大量泡沫。“难道就不能遏制泡沫的产生吗?”自问号浮现在脑海的那一刻,他便与“泡沫”结下了不解之缘。
经过调查,他了解到市场上确实有“解药”:消泡剂,只要把它加入到机油中,发动机就不会产生泡沫。“如果使用消泡剂,一台机器成本将降低近2成,利润将增加10%,这是一个很大的市场空间”。曹治平在心中算着这笔账,敏锐的商业头脑促使曹治平暗暗下定决心:攻破消泡剂技术!
从轰隆隆的机械车间到昏暗冷清的实验室,从熟识的机械专业转向开始化学调配,时年38岁的曹治平在五颜六色的瓶瓶罐罐中开始了“实验室、工厂、夜校”三点一线的生活。
“人都说三十而立,但我是46岁才真正开始创业,压力很大。”在吃“大锅饭”的年代,辞掉“铁饭碗”的工作,去做在别人看来“没准”的事情,无疑是件重大的决定。但功夫不负有心人,1990年曹治平用 30多年的工作经验、6年的理论钻研和3年的实验室生活终于培育出了“处女作”: 批能根据客户的特点灵活调配效率 的消泡剂产品。
如今,他的公司攻下像德国巴斯夫、通用汽车等知名企业,目前,公司销售网点不仅遍布全国,而且远销美国、英国、德国等欧洲、东南亚、非洲各地。在去年经济危机之际,公司凭借“泡沫经济”,不但销售没有受影响,反而“逆势而上”,增长了50%。
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摘要:介绍了聚醚改性硅油消泡剂的发展背景、分子结构和消破机理,简要概述了聚醚改性硅油消破剂的结构特征,讨论了消泡剂主要存在问题,同时提出了今后的研究方向。关键词: 消泡剂;研究进展;作用机理;发展趋势
泡沫无时无刻存在人们生活与生产之中,过量的泡沫会给生产、加工带来诸多不便,甚至会影响到产品的质量。目前,消泡剂在混凝土掺量的外加剂中,聚羧酸减水剂是混凝土配合比中的第五组分,成为混凝土中重要组成部分。由于聚羧酸母液本身具有很大的含气量,使混凝土产生气泡现象。若消泡剂与聚羧酸减水剂复配时,就会混凝土很多大气泡,有效缓解泡沫对混凝土的不良影响,提高生产效率,这些都是颇受关注的问题[1-4]。
1 消泡剂的发展背景
消泡剂发展历程中,主要分为四个阶段。
类消泡剂,主要是由各种有机物构成,如:脂肪酸、矿物油、脂肪酰胺、低级醇类等。这种消泡剂多数为天然物质,对环境污染小,价格低廉。由于消泡性能比较弱,对于大量泡沫的情况不能满足生产的要求[5]。
第二类是聚醚类消泡剂,分子通式为:CnH(2n+1)O(EO)a(PO)bH,聚氧乙烯基链段(EO)是亲水基;聚氧丙烯基链段(PO)是亲油基[6]。这种消泡剂抑泡性能好,、无刺激、并且具有良好的分散性。在实际生产中调节聚醚的相对分子量和聚醚链段中EO、PO的比例,来满足各个生产领域的需求。目前市场上存在的聚醚型消泡剂主要有直链聚醚、醚胺、脂肪醇聚醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、等聚醚衍生物[7-8]。
第三类是有机硅消泡剂[9-10],这类消泡剂较前两者消泡性能更佳。通常,分子量较大的硅油在表面活性剂溶液中不溶,而对于小分子硅油很容易被表面活性剂分子增溶,从而改变了消泡剂的组成,使消泡性能减弱。对于硅油复配的的消泡剂,不溶于水也不溶于矿物质油中,因此抑泡能力较强,同时其也大大增强其破泡效果。由于Si-O键和Si-C键相对比较稳定,允许在含有少量酸、碱、盐的体系中使用。工业生产中常用的有机硅消泡剂,多数是在硅油中添加分散助剂制得的一类硅油二次加工制品,那些都属于液体混合物。混合物从外观和流动性主要分为硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固体型五类[11]。
第四类消泡剂是聚醚改性硅油消泡剂[12],在前几代消泡剂的基础上应运而生,力求把聚醚、有机硅的优点整合,将聚醚链段引入硅油链段上,具有更强的消泡、抑泡性能。聚醚改性硅油属于新型的特种有机硅表面活性剂,采用含有双键的聚醚与低含氢硅油通过加成反应而成,是一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂,其既保留了硅油的耐高低温性、耐候性、脱模性、憎水性以及生理惰性等性能,又具有聚醚无刺激性、高表面活性及易于分散的特性,聚硅氧烷链段亲油,聚醚链段亲水,这就造就了聚醚改性硅油既能溶于水相也能溶于油相,因此可作为有机硅表面活性剂使用;聚醚链段还可以作为乳化剂使乳液的性能保持稳定,有很好的分散性能。因此,聚醚改性硅油在水体系中有持久的消泡效果。由于聚醚改性硅油具有良好的耐热性,抗剪切性及耐酸、碱性能,且无味、储存稳定,因而被广泛应用,尤其是在硅油消泡剂难以解决时进行应用。
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