《甲基硅油乳液的制备》

1 甲基硅油乳液的制备 摘 要：本文介绍了以二甲基硅油为原料，二氧化硅为活性成分，Span—60和Tween—60为乳化剂，成功制得了甲基硅油乳液消泡剂，质量配比为硅膏5%，乳化剂3%，增稠剂0.5%，蒸馏水91.5%。并讨论了加料顺序、乳化剂用量、HLB值、增稠剂用量等因素对乳液稳定性和消泡效果的影响。实验证明该消泡剂的主要技术指标优于厂家提供的样品，具有较好的经济效益和应用前景。

关 键 词： 二甲基硅油 乳化剂 消泡剂

ABSTRACT：Methyl silicone oil emulsion defoamer is successfully developed with the dimethyl silicone oil as the raw material, Span—60 and Tween—60 as emulsifier, the quality percentage is, the silicon paste 5%,emulsifier 3%, thickening agent 0.5%, distilled water 91.5%. and discussed the influence of several factors to the stability of the emulsion and the effect of defoaming, these factors including the order of feeding in raw material,the amount of emulsifier used, the value of HLB and the amount of thickening agent used,and so on. The experiment proved this defoamer's main technical specification surpasses the similar products that manufacturer provided, and has the better economic efficiency and the application prospect. Key words：dimethyl silicone oil; emulsifier; defoamer 2

引言 在许多生产过程中,因各种原因常产生有害泡沫。泡沫是一种有大量气泡分散在液体连续相中的分散体系,其分散相为气体。泡沫在造纸、涂料、化工、印染、医药、水处理和食品加工等过程中经常发生。如不适当抑止,泡沫会减少设备有效负载量,延长生产过程的反应时间,增加能耗。因而,如何抑止或减少泡沫的产生,成为许多工业部门的一个重要课题。消除泡沫最有效的方法是使用消泡剂,它能抑制泡沫的产生、消除已生成的泡沫，一种有效的消泡剂不仅能迅速使泡沫破灭，而且能在相当长的时间内防止泡沫的生成。具有什么样的条件才能作为消泡剂使用呢？一般来说，必须具备以下几个条件：1、表面张力要比被消泡介质低；2、不溶于被消泡介质中；3、与被消泡介质具有一定程度的亲和性，分散性要好；4、具有良好的化学惰性且挥发性要小。目前通用的消泡剂种类较多，不同的生产工艺对消泡剂要求不同。按成份可分为有机硅、聚醚、油脂、脂肪酸、磷酸酯、醇、醚、胺等，其中有机硅消泡剂由于其具有应用面广、表面张力小、热稳定性及化学稳定性好、生理惰性及消泡能力强等特点，在现实应用中所占的比例越来越大。 有机硅消泡剂与一般消泡剂相比,具有用量少（10～100μg/g）、消泡力强、耐高温、挥发性低、无毒、化学性能稳定、不溶于起泡介质等特点,是应用最广的一类消泡产品。有机硅消泡剂是在硅油中添加各种分散助剂配成的一类有机硅二次加工产品。有机硅消泡剂按其物理状态可分为四大类,即硅油型、硅油溶液型、硅油混合物型和硅油乳液型。其中前三大类只适用于非水体系。而硅油乳液型既适用于水相也可以用于油相,是一种常用型的消泡剂。我国有机硅消泡剂已得到广泛应用。但与国外每年万吨以上有机硅消泡剂消耗量相比,无论是在档次、品种,还是在数量上都还存在很大差距。一些高档次设备用的高效有机硅乳液系列消泡剂还主要依赖进口。 有机硅消泡剂与其它种类的消泡剂相比较有以下五个特点： （1）、在化学结构上，不同于其它有机化合物类消泡剂，为非极性，不会与水及极性基团发生缔合，也不会与不同SP值的烃类化合物发生缔合。所以，有机硅消泡剂在水、动植物油、高沸点矿物油中都不溶解，对大部分发泡体系都有消泡效果，而且抑泡的持续性也相当好。 3

（2）、表面张力小，所以有非常强的消泡效果。一般用量仅为发泡液量的10×10-6～200×10-6，就能达到很好的效果，因此对产品的性能也不产生影响。 （3）、化学稳定性、耐热性好，能适应中性发泡体系150oC高温的消泡。 （4）、甲基硅油具备生理惰性，可用于食品行业化妆品及医药行业，其配制的消泡剂对人体安全。有机硅消泡剂的生化耗氧量极小，用于排污系统的消泡不会增加污泥的负荷。 （5）、品种型号多，可供多种发泡体系选择。 1 实验部分 1、1实验原理 1）消泡机理 泡沫就是不溶性气体在外力作用下进入液体内,而被液膜包围起来形成的相互隔离的非均相体系。泡沫的本质是不稳定的,但当体系中溶有表面活性剂时,气泡表面就会吸附一层表面活性剂分子,当其达到一定浓度时,气泡壁就形成了一层坚固的薄膜。由于表面活性剂吸附在气液界面上,造成液面表面张力下降,从而使气液接触表面积迅速增加,体系的自由能也迅速增加。 泡沫体系自由能的增加=表面张力×增加表面积的乘积 泡沫产生的难易程度与液体体系的表面张力直接有关,表面张力越低,体系形成泡沫所需的自由能就越小,就越易生成泡沫。 气泡的相对密度比水要小,当上升的气泡透过液面时,液面上的一层表面活性剂分子又被吸附上去，因此,暴露在空气中的气泡就包含了两层表面活性剂分子,形成双分子膜,被吸附的表面活性剂对液膜就形成了一种保护。消泡剂的作用就是要进入到泡沫的双分子定向膜中,从而破坏定向膜的力学平衡而达到破泡的目的。破泡一般要经过三个过程——气泡的再分布、膜厚的减薄和膜的破裂。 消泡剂必须是在溶液表面易于铺展的液体。这是因为液体在溶液表面铺展时会带走邻近表面的一层溶液,使液膜局部变薄,有助于液膜破裂。一般情况下,消泡剂在溶液表面铺展得越快,液膜减薄速度越快,使液膜迅速达到临界厚度,消泡作用越强。一般能在表面铺展、起消泡作用的液体,其表面张力也较低,易于被溶液表面所吸附,使溶液表面局部表面张力降低(即表面压增高),从而发生不均衡现象。于是铺展就由此局部开始,同时带走表面下一层邻近液体,致使液膜变薄, 4

从而破坏气泡膜。一种成功的消泡剂必须同时具备消泡、抑泡双重作用,即不仅能迅速破坏已经生成的气泡，而且能在相当长的时间抑制泡沫的生成。 由此可见,消泡的原因主要有两方面：一方面在于易于铺展,吸附的消泡剂分子取代了起泡剂分子,形成了强度较差的气泡膜;另一方面在铺展过程中带走邻近表面层的部分溶液,使泡沫液膜变薄,降低了泡沫的稳定性,使之易于破坏。 2）有机硅油的类型及应用 ①有机硅油的类型 硅油一般都是指有机硅油，有机硅油一般都是二甲基硅油。它是是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷。它是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体，环体经裂解、精馏制得低环体，然后把环体、封头剂、催化剂放在一起调聚就可得到各种不同聚合度的混合物，经减压蒸馏除去低沸物就可制得硅油。 最常用的硅油，有机基团全部为甲基，称申基硅油。有机基团也可以采用其它有机基团代替部分甲基基团，以改进硅油的某种性能和适用各种不同的用途。常见的其它基团有氢、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。近年来，有机改性硅油得到迅速发展，出现了许多具有特种性能的有机改性硅油。 硅油按化学结构来分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油等；从用途来分，则有阻尼硅油、扩散泵硅油、液压油、绝缘油、热传递油、刹车油等。 ②有机硅油的应用 硅油有许多特殊性能，如温粘系数小、耐高低温、抗氧化、闪点高、挥发性小、绝缘性好、表面张力小、对金属无腐蚀、无毒等。由于这些特性，硅油以应用在许多方面而具有卓越的效果。在各种硅油中，以甲基硅油应用得最广泛，是硅油中最重要的品种，其次是甲基苯基硅油。各种官能性硅油及改性硅油主要用于特殊目的。 3）有机硅消泡剂的特性和用途 ①二甲基硅油的特性： 二甲基硅油分子结构可表示为: 5

二甲基硅油是工业硅油的主体。线性聚二甲基硅油最显著的特性之一是它在非常宽的摩尔质量范围内[从162g/mol（六甲基二硅氧烷）到500000g/mol]是能流动的液体，相应地，其黏度范围也很宽，从六甲基二硅氧烷的0.65mm2/s(20oC)一直到黏度测定方法不能够达到的范围。 二甲基硅油表面张力低,是一种优良的消泡剂原料,但其在水中的分散性能较差,故单纯的二甲基硅油并无消泡效果,但将其乳化后,表面张力迅速降低,使用很小量就能起到很强的破泡和抑泡作用,成为一种重要的消泡剂成份。硅油乳液型消泡剂一般具有较高的消泡效能,其消泡性能的关键在于硅油的乳化，如果乳化不完全,使用时会破乳,影响其使用效果。常用的有机硅消泡剂都是以硅油作为基础组分,配以适宜的溶剂、乳化剂及填料配制成的。有机硅作为优良的消泡剂,除消泡力强外,还具有良好的化学稳定性、生理惰性和耐高低温性能好等,因而硅油的应用范围是非常广的，应用前景也是相当好。 乳液型有机硅消泡剂是以二甲基硅油为主要原料,添加其它辅料,经在机械搅拌作用下乳化而成的一种消泡剂。

②有机硅消泡剂的应用 因有机硅消泡剂具有良好的热稳定性、化学稳定性及生理惰性等特性，通常应用于食品和医药行业。它对所有气泡体系都具有抑泡、破泡功能，属于广谱型消泡剂范畴，因而被广泛用于洗涤剂、造纸、纸浆、制糖、电镀、化肥、助剂、废水处理等生产过程中的消泡。在石油工业中，被大量用于天然气的脱硫，加速油气分离；还被用于乙二醇的干燥、芳香烃的萃取、沥青的加工、润滑油的脱蜡等装置中控制或抑制气泡。在纺织工业中，被用于染色、精练、上浆等过程中的消泡；在化学工业中，被用于合成树脂、胶乳、涂料、油墨等过程中的消泡；在食品工业中，被用于各种浓缩、发酵、蒸馏过程的消泡。还可将硅脂涂在锅壁上、