氣相法白炭黑在消泡劑中的應(yīng)用

1、氣相法白炭黑在消泡劑中的應(yīng)用刖言氣相法白炭黑是一種高純、精細、無定形態(tài)的二氧化硅納米粉體。比表面積 為150380m2/g，原生粒徑在740 nm之間，聚集體粒徑約為200-500納米，附 聚體粒徑約為520微米，SiO2含量不小于99.8%，是一種多功能添加劑。除廣 泛應(yīng)用于硅橡膠、涂料、油墨、油漆、塑料等領(lǐng)域外，還作為高效硅油消泡劑中 的重要組分，起著分散、吸附、增稠防沉的作用。氣相法白炭黑一般有親水型和 疏水型兩種產(chǎn)品，其中疏水型產(chǎn)品是利用親水型產(chǎn)品經(jīng)過表面化學(xué)處理而得。消泡劑作為工業(yè)上一種重要的助劑，用量少但必不可缺，廣泛應(yīng)用于紡織、 造紙、石油、食品、制藥等各個領(lǐng)域。消泡劑具有針對性

2、和專用性，因為每種起 泡體系的起泡機理和工藝條件不同，不同的起泡體系需要不同的消泡劑。它大體 可分為非硅系和硅系消泡劑。非硅系如高級醇、酸、烴、聚醚、酯、磷酸酯等， 它們用量大且適用性?。还柘迪輨┦枪栌?白炭黑硅油膏及改性硅油作為消泡 劑的主要成分，是目前應(yīng)用最廣、最高效的一類消泡劑。與其它種類的消泡劑比 較，有幾個突出特點：溶解性小，溶解度參數(shù)與其它有機物相差很大，不會與 水、含極性基團的化合物和不同SP值的烴類化合物發(fā)生締合。既可用于水體系， 又可用于油體系，對大部分發(fā)泡體系都有消泡效果。表面張力低，其表面張力 為2021mN/m，比水(76mN/m)及一般起泡液的表面張力都低得多，這是

3、硅油 消泡劑應(yīng)用面廣和消泡能力強的主要原因，一般用量僅為發(fā)泡液的10200U1/L， 不會污染體系及影響產(chǎn)品的加工性能?；瘜W(xué)穩(wěn)定性、耐熱性好，能適應(yīng)弱酸、 堿、鹽及高溫體系的消泡。生理惰性，可用于食品、化妝品、醫(yī)藥行業(yè)。品 種型號多，可供多種發(fā)泡體系選擇。除不允許含分散劑(SiO2)的體系如有些油性 體系，氣相法白炭黑作為硅系消泡劑的重要組分，其作用是巨大的。1氣相法白炭黑在消泡劑中的作用1.1 分散作用衡量消泡劑好壞的一個重要指標是它的分散效果。溶解性小而分散性大的物 質(zhì)才能成為消泡劑的活性成分。二甲基硅油作為消泡劑的主要成分，溶解性小而 分散性也小，它必須借助白炭黑、乳化劑和其它分散助劑來

4、提高其分散效果。氣 相法白炭黑分為親水型和疏水型，親水型含有硅羥鍵，能和水分子形成氫鍵，應(yīng) 用在水體系中可促進消泡劑的分散和穩(wěn)定。疏水型氣相法白炭黑是利用親水型白 炭黑經(jīng)過表面化學(xué)處理而得，使白炭黑的Si-OH數(shù)減至合適程度，也可應(yīng)用于 水體系中，減少白炭黑在水體系的締合度，從而達到最佳消泡效果。氣相法白炭 黑在消泡劑中的應(yīng)用是先把它和二甲基硅油制成白炭黑硅膏，這樣可提高它和二 甲基硅油的浸潤性和在硅油中的分散性。硅膏的混合方法對硅膏的穩(wěn)定性和消泡 性能有一定影響。當使用親水型白炭黑時，由于無機的白炭黑和有機硅油相容性 小，為達到混勻的目的，將硅油和白炭黑置于捏合機混合，在150180C下通

5、N2攪拌27h，以提高白炭黑和硅油的浸潤性。若使用疏水型白炭黑，由于表 面已經(jīng)過有機物處理，它和硅油的親合性大大提高，可在150C下通N2攪拌2 5小時即可。氣相白炭黑制成的硅膏成透明或半透明狀，比例一般為硅油：白炭 黑=(9095)： (105)，二甲基硅油一般選用25C, 5001000cp的硅油， 白炭黑可選用比表面積200m2/g(BET法)以上。硅油膏作為硅油消泡劑的活性成 分，可直接使用或用溶劑稀釋，或用乳化劑或聚醚改性硅油自乳化來達到消泡的 目的。由于SiO2微粒的存在，硅油能迅速鋪展在起泡液中，提高了硅油的分散 效率，從而提高了消泡效果。所以，氣相法白炭黑在消泡劑中作為一種很重

6、要的 分散劑。1.2吸附作用氣相法白炭黑在消泡劑中一個重要作用是吸附作用。由于粒徑小，比表面積 大，表面能高，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，白炭黑可以形成一種巨大的吸附氣泡的作用力， 它和硅油一起構(gòu)成攻擊氣泡的力，即白炭黑吸附并沖擊氣泡造成薄弱點，在硅油 低表面張力的作用下使氣泡破裂導(dǎo)致破泡。因此，氣相法白炭黑在消泡劑中相當 于“針尖”，用量少但作用巨大。它和硅油作為高效消泡劑的活性成分，具有復(fù)合 高效、協(xié)同的消泡效果。氣相法白炭黑由于其特殊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它的吸附作用是所有白炭黑種類中最 強的，所以，在同種條件下，含氣相法白炭黑的消泡劑的消泡效果是最好的。因 此，若要獲得高性能、復(fù)合消泡劑，建議使用氣相法白

7、炭黑。1.3增稠防沉作用乳液型硅油消泡劑的重要指標是消泡效果和儲存穩(wěn)定性，特別是含硅膏乳液。 影響乳液穩(wěn)定性的原因有很多，如乳液的粒徑、乳液的粘度等。乳液粒徑是乳液 型消泡劑最重要的控制指標，一般要求粒徑小于10um。乳液粒徑取決于乳化劑 的選擇、乳化工藝和微粒的大小。氣相法白炭黑的最小粒徑可達5um左右，含 這種白炭黑的硅油乳液微粒在起泡液中構(gòu)成顆粒非常小、數(shù)量非常多的基本消泡 單元，使消泡劑達到最佳消泡效果。同時由于粒徑小、比表面積大，穩(wěn)定的氫鍵 三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使白炭黑微粒能均勻、穩(wěn)定地分布在整個體系中，使體系儲存穩(wěn) 定。所以，氣相法白炭黑在消泡劑中作為一種非常好的增稠防沉劑，一般應(yīng)選用

8、比表面積為200300m2/g的型號。綜上所述，氣相法白炭黑硅油膏在硅油消泡劑中作為消泡活性物起著非常 重要的高效復(fù)合、協(xié)同作用，極大地提高了硅油的消泡效率。2 氣相法白炭黑在消泡劑中的應(yīng)用硅油消泡劑按其產(chǎn)品形態(tài)可分為硅油型、硅膏型、溶液型、乳液型、改性硅 油型及固態(tài)型六類，其組成和應(yīng)用如下表：下面以用量較大的乳液型消泡劑和自乳化型聚醚消泡劑為例來說明它的應(yīng) 用情況。1、乳液型硅油消泡劑乳液型消泡劑是一種通用型有機硅消泡劑，是用低起泡性乳化劑如司盤、吐 溫、聚乙二醇醚等乳化硅油/硅油膏制成的水包油(O/W)型乳液。它的特點是 易分散在水體系中，可廣泛用作水相體系的消泡，它對起泡液的溫度、酸、堿

9、、 鹽比較敏感，易導(dǎo)致飄油或破乳，而且稀釋穩(wěn)定性和持久性差，二甲基硅油會慢 慢析出，從而失去消泡能力，對于不能含油的體系會污染體系。乳液型消泡劑配方舉例：（含活性物30%）先制成白炭黑硅膏：（如2.1中所述） TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 25C,500cp 二甲基硅油45.0g HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 25C,1000cp 二甲基硅油45.0g氣相法白炭黑（吉必時HL-200）10.0g合計100.0g制成乳液：將白炭黑硅膏和復(fù)合乳化劑混合加熱至6070C

10、，攪拌1小時， 在高速攪拌下緩慢加入50C水，繼續(xù)攪拌15分鐘左右，加入增稠劑調(diào)至合適粘 度，過濾得乳液。 TOC o 1-5 h z 白炭黑硅膏（同上）30.0gS-806.0gT-802.0g聚氧乙烯（20）烷基醇醚2.0g水60.0g增稠劑0.5-1.0g合計100.0g2、自乳化型聚醚硅油消泡劑自乳化型聚醚硅油消泡劑是一種以白炭黑硅油膏、聚醚改性硅油為活性成分， 再配以其它助劑而成的自乳化型新型高效復(fù)合有機硅消泡劑。聚醚改性硅油具有很強的乳化能力，能乳化硅油和自乳化，使整個乳化體系 非常穩(wěn)定；由于兼具聚硅氧烷的低表面張力和聚醚的易分散性的特點，使消泡劑 易于分散鋪展；高于濁點溫度時具有

11、消泡性，低于濁點溫度則分散在起泡液中， 使消泡持久。由于各組分的協(xié)調(diào)作用，提高了消泡劑的適用性，具有耐高溫、耐 酸堿、機械穩(wěn)定性、適用范圍廣、用量少、效力高、持久消泡的特點，廣泛應(yīng)用 于印染、造紙、制藥、涂料、石油、化工等領(lǐng)域，特別適應(yīng)于一般硅油乳液難以 勝任的苛刻起泡液中，如聚酯纖維織物高溫染色工藝中的消泡，二乙醇胺水溶液 脫硫體系的消泡，各種油劑、切削液、不凍液等體系的消泡。染色用自乳化聚醚消泡劑配方舉例：（含活性物100%） TOC o 1-5 h z 聚醚硅油：用低含氫硅油（0.18% ）和單端烯丙基聚醚（EO:PO=4:6）在N2氣保護 下，80100C，Pt配合物催化下進行氫硅化反

12、應(yīng)，得淡黃色改性聚醚硅油。 聚醚改性硅油650g白炭黑硅膏（同上）150g HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 烯丙基聚醚（EO:PO=1:1）150g（25C,50100cp）低粘度羥基硅油50g合計1000g3配比及應(yīng)用體系：氣相法白炭黑在消泡劑中的用量一般為1%左右，可根據(jù)應(yīng)用情況適度調(diào)整。 氣相法白炭黑可應(yīng)用在弱酸、弱堿、鹽、高溫、剪切等體系中，但在高溫強堿 （PH13）起泡液中，親水型白炭黑會逐漸溶于體系中變成水溶性硅酸鹽，從而 降低消泡效果，而疏水型白炭黑由于表面Si-OH數(shù)量很少，減少了在水體系中 的締合度，較親水型要難溶些，所以在這種起泡液中，選用疏水型白炭黑效果要 好些。4結(jié)論1）氣相法白炭黑由于其特殊的結(jié)構(gòu)，特別是三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有強吸 附率而導(dǎo)致