2. 1 硅膏對消泡劑性能的影響

二甲基硅油作為消泡劑的主體成分，是影響消泡、抑泡性能的關鍵物質，其粘度大小對消泡劑有一定的影響。粘度小的硅油易分散于發泡液中起消泡作用，但溶解性大，持久性和抑泡性能差;粘度大的硅油消泡能力差，而且乳化困難，但抑泡性能好。將兩者并用時，會同時具有很好的消泡性和抑泡性。為獲得消泡性能優良、抑泡持久的有機硅消泡劑，本實驗同時選用500 mPa·s 及1000mPa·s 粘度的硅油，加入疏水氣相二氧化硅制得硅膏。考察了高低粘度硅油質量比及硅膏加入量對消泡劑性能的影響。

1.  1. 1 高低粘度硅油質量比對消泡劑性能的影響固定HLB 值為9. 5

的復配乳化劑用量為6%，聚醚改性硅油4%，硅膏的質量分數為12%( 其中疏水氣相二氧化硅含量占硅膏的10%) 。在30℃下，考察了高低粘度硅油的質量比對消泡劑性能的影響，結果見表1。

由表1 可見，當高粘度硅油含量較高時，因為高粘度硅油較難乳

化，消泡性能較差，抑泡時間較短。隨著高粘度硅油含量減小，消泡時間逐漸縮短，后又增加。二甲基硅油乳液的粒徑大小在消泡劑中極為重要，乳液粒徑小于2. 0 微米將呈現過度乳化狀態，過小的液滴難以在包覆的表面活性劑液膜表面擴展從而導致降低消泡效果。所以，當低粘度硅油含量增加，由于過度乳化而使消泡抑泡性能降低。當高低粘度硅油質量比為1 ∶2時，消泡劑的消泡時間最短，抑泡時間最長。

2.1.2硅膏含量對消泡劑性能的影響

固定高低粘度硅油質量比為1 ∶2制備硅膏，疏水氣相二氧化硅含

量占硅膏的10%，HLB 值為9. 5 的復配乳化劑用量為6%，聚醚改性硅油4%，試驗硅膏質量分數對消泡劑性能的影響，結果表明，消泡劑的消泡、抑泡性能隨著硅膏質量分數的增加而提高，當硅膏質量分數達到12%以上，消泡、抑泡性能變化較小，再增加硅膏含量，會使乳化難度增加。綜合考慮成本與性能，確定硅膏的質量分數為12%。

2. 2 二氧化硅的選擇及含量對消泡劑性能的影響

選擇二氧化硅作為活性組分與二甲基硅油進行復配，以提高二甲基硅油的消泡效果。可用于二甲基硅油消泡劑的二氧化硅有疏水氣相二氧化硅、沉淀二氧化硅、硅膠、硅溶膠及石英粉末等。疏水氣相二氧化硅比表面積大、密度小、容易分散，未經疏水處理時顯親水性，在有機相中難以浸潤、分散和乳化。經疏水處理后由親水轉為疏水，表面的羥基減少，聚集傾向減弱，表面自由能降低，與有機相的浸潤性、分散性得到改善，有助于增強硅油在起泡體系中的分散能力，增加乳液的穩定性。本實驗選擇了經疏水處理的氣相二氧化硅與混合二甲基硅油進行復配，制成硅膏，以提高消泡效果。固定高低粘度硅油比例為1 ∶2、復配乳化劑用量為6%，聚醚改性硅油4%，考察硅膏中疏水氣相二氧化硅的含量對消泡性能的影響。

結果表明，當疏水氣相二氧化硅的用量低于10%時，隨疏水氣相二氧化硅用量的增加，消泡劑消泡性能和抑泡性能均增強，但當疏水氣相二氧化硅的用量高于10% 以上時，其性能基本不隨疏水氣相二氧化硅用量的增加而改變。綜合考慮，我們認為消泡劑中疏水氣相二氧化硅的最適用量應以占硅膏質量的10%左右為宜。

2. 3 聚醚改性硅油對消泡劑性能的影響

聚醚改性硅油本身就有消泡和抑泡性能，能與二甲基硅油和疏水氣相二氧化硅產生協同作用。普通的二甲基硅油消泡劑由于表面能較低、疏水性強，與其他有機物的互溶性差，在高溫條件中的應用效果特別差。聚醚改性硅油由于引入了親水性聚醚鏈段，因而更容易在水中分散、乳化，乳化穩定性高，而且具有逆溶性，能與二甲基硅油產生協同作用，適合于高溫條件下使用。近年來聚醚改性硅油在消泡劑中的應用日益受到重視。在上述優化配方基礎上添加一定量的聚醚改性硅油，考察聚醚改性硅油質量分數對消泡劑性能的影響，結果見表2( 測定溫度30℃) 。

由表2可見，在加入聚醚改性硅油后，消泡劑性能有明顯提高，且在一定范圍內，消泡劑性能隨著聚醚改性硅油用量的增加而提高。但提升有限，且聚醚改性硅油本身是有機硅非離子表面活性劑，會帶進泡沫，用量不宜過大，聚醚改性硅油的質量分數選擇4%較好。

2. 4 乳化劑HLB 值及用量對消泡劑性能的影響

乳化劑是有機硅消泡劑的關鍵組成部分。二甲基硅油較難乳化，為了使乳化劑能很好地起到乳化分散作用，首先應考慮乳化劑的HLB 值與硅油的HLB值( 大約為8~11) 相接近，其次是所選用乳化劑本身的發泡性能較弱，另外還要考慮被乳化體系與乳化劑憎水基之間的親合力。通常離子型乳化劑如磺酸鹽、硫酸酯等均有不同程度的助泡作用，而Span 類和Tween 類非離子型乳化劑與二甲基硅油的親和力較好，且發泡性能低，故本實驗選用Span-60、Tween-60 進行復配。復合乳化劑不同HLB 值時消泡劑的消泡抑泡性能見表3( 測定溫度30℃) 。由表3 可見，乳化劑的HLB 值為9. 5 時，消泡劑的消泡性能、抑泡性能及離心穩定性及較好。

固定其他條件不變，改變復配乳化劑的用量，考察復配乳化劑用量對消泡劑性能的影響，結果表明，乳化劑用量過小，消泡劑乳液不穩定，容易分層。乳化劑用量過大，消泡劑乳液穩定性提高，但消泡效果下降。這可能由兩方面因素造成: 一是乳化劑用量過多，造成過度乳化，導致乳液粒徑過小，從而使消泡速度降低; 二是乳化劑用量太多，增加了乳液的穩定性，使乳液粒子不能捕獲氣泡，降低消泡性能。當復合乳化劑的用量小于6%時，消泡劑乳液的穩定性隨復合乳化劑用量的增加而增加，且消泡性能和抑泡性能都增強; 當復合乳化劑的用量大于6%時，消泡劑的穩定性不隨用量的變化而變化，但消泡性能降低。實驗證明，復合乳化劑的用量約為6%時消泡劑性能較好。

2. 5 乳化溫度的影響

乳化溫度是影響消泡劑性能的重要因素之一。溫度升高，分子動能增加，親水性基團水化程度減小，易轉化為W/O 型乳化液; 當溫度降低時，易形成O/W 型乳狀液。在一定條件體系中，此轉化溫度就是該體系中乳化劑的親水親油性達到平衡的溫度，稱為相轉化溫度( PIT) 。由于Span-60 為白色固體，熔點接近60℃，為使其在硅油中均勻溶解，應將硅油和水均加熱到60℃ 以上，在60~70℃范圍內，隨著乳化溫度的增加，消泡速度提高，抑泡時間增長。所以本實驗采用的乳化溫度控制在60-70℃，溫度過高，乳化劑的分子運動加劇，降低乳化劑分子在油水界面的定向吸附能力，且浪費能源，溫度太低又會降低乳化的程度和效率。

2. 6 增稠劑及防霉劑的選擇

在乳液體系中，為了提高分散介質的粘度，增加產品的穩定性，常常要添加穩定劑或增稠劑。因為乳液體系粘度較高，可以防止硅油微滴凝聚，提高其穩定性能。常用的增稠劑有聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉鹽等。由于聚乙烯醇不易溶解，羧甲基纖維素鈉易霉變，溶解度小粘度高而不易操作。本文選用廣州迪特化工科技有限公司提供的消泡劑專用增稠劑，比傳統聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉鹽增稠劑用量少、效果好。將消泡劑出料前加入0. 5% 增稠劑，同時加入1% 的防霉變劑凱松，攪拌均勻即可。

2. 7 不同起泡介質中適用溫度范圍的測定

一種高效的消泡劑不僅要求具有強的消泡和抑泡能力，儲存穩定，應用范圍廣，而且能在各種不同溫度條件下使用。為了考察本消泡劑的綜合性能，本實驗在30-90℃溫度范圍內，對1%SDS 溶液和黑液在pH 值為11. 5 條件下的消泡時間和抑泡時間進行測定。SDS 溶液的pH 值調節用稀鹽酸和氫氧化鈉溶液，黑液本身pH 值為11. 5，測定結果見表4。

由表4可見，在堿性條件下，本消泡劑的溫度適宜范圍較寬，在30-90℃溫度范圍內，消泡性能和抑泡性能隨溫度的升高越來越好，故本消泡劑適合在堿性條件下較寬的溫度范圍內使用。

2. 8 與同類產品的性能比較及應用試驗

綜合上述試驗，本實驗消泡劑的最佳配方為:硅膏質量分數分別為12%，二氧化硅質量分數為硅膏的10%，高低粘度硅油質量比為1 ∶2，聚醚改性硅油質量分數分別為4%，HLB 值為9. 5 的Span-Tween 復配乳化劑質量分數6%，增稠劑0. 5%，防霉變劑凱松1%。將按此配方制得的產品與市售的消泡劑在30℃下進行對比測試，結果

表明，本研究產品較市售樣品無論是消泡性能、抑泡性能還是穩定性都有較大的優勢( 如表5 所示) 。

由于消泡劑中同時含有二甲基硅油和聚醚改性硅油，此消泡劑在高低溫環境下都能使用。

目前，此消泡劑在重慶某制造廠黑液消泡處理中( 高溫條件) 和重慶美心集團除油生產線的常溫消泡處理中已經廣泛應用，效果良好。

3、結論

本實驗研制的有機硅消泡劑最佳配方為: 硅膏質量分數分別為12%，二氧化硅質量分數為硅膏的10%，高低粘度硅油質量比為1 ∶2，聚醚改性硅油質量分數分別為4%，HLB 值為9. 5 的Span-Tween 復配乳化劑質量分數6%，增稠劑0. 5%，防霉變劑凱松1%。在60-70℃溫度范圍內，采用剪切乳化攪拌方式制備的有機硅消泡劑，在較寬的溫度范圍內，具有較好的消泡、抑泡性能和儲存穩定性及稀釋穩定性。