[硕士论文精品]聚醚改性聚硅氧烷粉末状消泡剂的工艺研究

毕业设计说明书（论文）中文摘要目的本课题重点研究聚醚改性聚硅氧烷固体粉末状消泡剂的制备工艺，讨论了乳化剂的含量及HLB值、乳化温度、疏水性气相白炭黑的含量等因素对产品性能的影响，确定其最佳生产工艺。方法首先制备低含氢硅油、聚醚改性聚硅氧烷、硅膏等原料；再用复合乳化剂将聚醚改性聚硅氧烷和硅膏进行乳化，加入余量水得聚醚改性聚硅氧烷乳液型消泡剂；最后以一定比例将吸附载体与聚醚改性聚硅氧烷乳液混合，得到聚醚改性聚硅氧烷固体粉末状消泡剂。结果经检测该消泡剂消泡迅速、抑泡时间长、且用量少。结论固体粉末型消泡剂是对传统消泡剂的改进，在使用运输、储存等方面性能突出，具有广阔应用前景。关键词消泡剂，聚氧烯醚，聚硅氧烷，硅膏，固体粉末毕业设计说明书（论文）外文摘要TITLESTUDYONTHEPREPARATIONOFPOLYETHERMODIFIEDSILICONESOLIDPOWDERDEFOAMERABSTRACTOBJECTIVETHISSTUDYFOCUSEONTOPICSOFPOLYETHERMODIFIEDSILICONESOLIDPOWDERDEFOAMERPREPARATIONTHROUGHTHESTUDYOFTHEEMULSIFIERANDHLB,EMULSIFYINGTEMPERATURE,GASHYDROPHOBICSILICACONTENTANDOTHERFACTORSTHATEFFECTEDTHEPROPERTIESOFPRODUCTAREDISCUSSEDDETERMINEDTHEBESTPRODUCTIONPROCESSESMETHODSPREPARATIONOFLOWHMSO,POLYETHERMODIFIEDPOLYSILOXANE,SILICONPASTEANDSOONTHENEMULSIFIEDPOLYETHERMODIFIEDSILICONEANDSILICONPASTEWITHCOMPOSITEEMULSIFIER,ADDEDRESIDUALWATERINTOITANDGAINCUSHIONPOLYETHERMODIFIEDSILICONEEMULSIONDEFOAMERFINALLY,ACERTAINPROPORTIONOFTHECARRIERANDTHEADSORPTIONOFPOLYETHERMODIFIEDSILICONEEMULSIONMIXED,INORDERTOGETMODIFIEDPOLYETHERPOLYSILOXANESOLIDPOWDERDEFOAMERRESULTTHEDETECTIONSHOWEDUSTHATTHEDEFOAMERWASEXECUTEDQUICKLY,ANDTHEEFFECTIONLASTLONGTIMEWHILEONLYLITTLEDOSAGEWASUSEDCONCLUSIONTHESOLIDPOWDERDEFOAMERWHICHISMODIFIEDONTHEBASEOFTHETRADITIONALDEFOAMERHASPROMINENTPERFORMANCEONTRANSPORTATION,STORAGEANDSUCHASPECTSWHICHHAVEBROADAPPLICATIONPROSPECTKEYWORDSDEFOAMER,POLYOXYALKENEETHER,POLYSILOXANESILICONPASTE,EMULSIFIERR淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第I页共I页目录1绪论111消泡的作用机理112消泡剂的类型113原料或原料制备方法32实验部分721实验材料722制备方法723评价方法924结果与分析10结论18致谢20参考文献21附录A含氢量测定化学法23附录B碘值的测定24淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第1页共24页1绪论泡沫是人们生活中常见的现象，像浮选、灭火、制造泡沫塑料等工业需要利用泡沫，但绝大多数工业过程中，例如在发酵、涂料、造纸、锅炉用水、废水处理、印染和棱镜制造等过程中，泡沫的存在会给生产带来不利影响1。添加消泡剂已被证实是消除有害泡沫最有效和最经济的方法。消泡包括两方面的含义一是“抑泡”，即防止气泡或泡沫的产生；二是“破泡”，即将已产生的气泡或泡沫消除。消泡剂是一种以低浓度加入发泡体系中破坏或控制泡沫的物质，其广泛应用于食品、药品、发酵、纺织、印染、化学等行业。11消泡的作用机理适合作消泡剂的化合物必须易于在溶液表面铺展。此种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，于是液膜破裂，泡沫破坏。在一般情况下，消泡剂在溶液表面铺展越快，则使液膜变得越薄，迅速达到临界厚度，泡沫破坏加快，消泡作用加强。一般能在表面铺展、起消泡作用的液体，其表面张力较低，易于吸附于溶液表面，使溶液表面局部表面张力降低（即表面压增高），发生不均衡现象。于是铺展即自此局部发生，同时会带走表面下一层邻近液体，致使液膜变薄，从而气泡膜破坏。因此，消泡的原因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，形成了强度较差的膜；同时，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，使之易于被破坏2。12消泡剂的类型消泡剂至今，已经历几次更新换代。第一代即天然油脂类豆油、菜籽油、葵花油等消泡剂。第二代消泡剂为聚醚类消泡剂。第三代消泡剂为有机硅类消泡剂。第四代消泡剂为水溶性有机硅消泡剂即含硅聚醚型消泡剂3。目前商品消泡剂的类型有121聚醚类消泡剂聚醚型消泡剂是消泡剂产品中最重要的品种之一，具有无毒、无气味、无刺激、水溶性好、扩展系数较大、抑泡能力强并在水中易分散等特点，除了一般工淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第2页共24页业应用外，还可应用于食品、发酵、化妆品和医药等行业中。聚醚型消泡剂是分子量较低的聚氧乙烯聚氧丙烯的嵌段共聚物，根据合成所用的起始剂不同可分为多元醇型、脂肪酸酯型和胺醚型，其中应用较为广泛当属多元醇型和脂肪酸酯型。我国的聚醚型消泡剂生产起始于1969年，并首先应用于抗生素发酵4。聚醚类消泡剂虽然耐高温、耐强碱，破泡率低。122有机硅类消泡剂有机硅消泡剂虽然具有较低的表面张力、低水溶性、高活性、低挥发性、安全无毒、无污染、生理惰性、化学惰性、破泡迅速等特点，但它的适用范围和效能有一定的局限性。如由于表面能较低、疏水性强，与其它有机物的互溶性差，在水相体系中的应用效果特别差；价格比较昂贵；在喷射染色加工等高剪切、高温条件下，有机硅消泡剂会产生薄膜状沉淀而使被染物产生斑点57。123含硅聚醚型消泡剂聚醚改性有机硅消泡剂是在聚硅氧烷链段上引入聚醚链段形成硅醚共聚物，在共聚物的分子中，聚硅氧烷链段是亲油基，聚醚链段是亲水基，聚醚链段中聚环氧乙烷链节能提供亲水性和起泡性，聚环氧丙烷链节能提供疏水性和渗透力，对降低表面张力有较强的作用。聚醚改性硅氧共聚物不仅兼有原来两种聚合物的优点还会产生一些独特的优点。聚硅氧烷聚醚型消泡剂有许多优异的特性8消泡效力强。既有聚硅氧烷所固有的低表面张力，高活性的特点，又具有聚醚在水中易分散的优点。逆溶解性。自乳性。稳定性。无毒。是一种广谱型高效能消泡剂。适用作消泡剂的有机化合物很多，有聚硅氧烷、聚醚、醇、脂肪酸、酰胺酸、磷酸盐及金属皂等。无论是那种类型的消泡剂，除了发泡体系的特殊要求外，消泡剂必须具备下列条件6化学惰性，不应与被消泡的介质在各种值、温度下发生化学反应；有正铺展系数，即可在发泡系统的气液界面上迅速铺展；含低表面张力的化合物，使泡沫形成局部薄弱点；其应不易被发泡系统中的表面活性剂所溶；消泡力强，用量少；迅速使泡沫破坏，且在相当长的时间内防止泡沫生成。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第3页共24页然而对于不同行业所需消泡剂，例如，在抗生素发酵过程中，通气搅拌和代谢所产生的气体使发酵罐中产生泡沫9；在食品工业中它各种浓缩、发酵、蒸馏过程中的泡沫；在医学上，用于患者术前，光和胃镜检查前清除脏器或胃内器官的胀气。除上述要求外还应具有无毒、无味、无污染、耐高温、生理惰性、化学惰性、消泡力强、使用方便、无腐蚀性等特点。本课题主要研究可用于食品、药品、发酵的高效消泡剂，但由于乳液型消泡剂在工业使用中还需安置喷洒装置，研究将其改良为便于使用、储存、运输的固体粉末型消泡剂具有旷阔的市场前景。13原料或原料制备方法131低含氢硅油的制备方法低含氢硅油的合成方法主要有卤代硅烷合成法、开环共聚法和高含氢硅油调聚法。1311利用卤代硅烷合成在反应釜中加入定量的甲基氢二氯硅烷、三甲基氯硅烷和溶剂，加水分解，再用浓硫酸或固体催化剂调聚。反应结束后油层脱去溶剂和低沸物，再脱色过滤即得成品10。1312开环共聚八甲基环四硅氧烷（D4）与四甲基环四硅氧烷（D4H）进行开环共聚，反应一般在N2氛围下进行，催化剂可使用硫酸、对甲苯磺酸或酸性粘土1113。反应式如下所示1313高含氢硅油调聚法高含氢硅油调聚法14，15是利用二甲基硅封端的全侧氢硅油和120汽油作反应溶剂在酸催化下进行调聚反应，在室温或6065条件下即可反应，无须充N2保护。所用催化剂可以是硫酸、三氟甲基磺酸或固体杂多酸。在以上的三种合成方法中，第一种方法反应剧烈，不易控制，工艺复杂，反应过程中还会放出大量的HCL气体，因此不利于工业生产。第二种方法反应条淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第4页共24页件苛刻，反应过程也比较剧烈，目前仅限于实验室的研究中。而第三种方法则具有反应条件温和、反应工艺简单等优点，本文将选用此法进行底含氢硅油的制备。132聚醚改性聚硅氧烷的制备方法按聚醚链段与聚硅氧烷链段之间的连接方式16，分为SIOC键连接型（也称水解型）和SIC键连接型（也称非水解型）。前者不稳定，易被水解；后者对水稳定。SIOC类链型支链型侧链型SIC类链型侧链型两端型单端型其中，SIC类产品占据市场的主导地位，本次实验也选用这种方法。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第5页共24页133聚醚的类型李岿4研究聚醚结构的不同对消泡剂性能的影响，聚醚结构的变化会影响共聚物与起泡液的亲疏关系。聚醚链段中，聚氧丙稀链段增加会提高共聚物的疏水性，而聚氧乙烯链段增加会提高其水溶性。若聚硅氧烷链段与聚醚链段比例固定，提高聚醚链中聚氧丙稀的比例，会减小共聚物在水中的溶解度，降低浊点，一般来说，能改善它的消泡性能。因此，实验中采用丙烯醇POEO1161的端烯聚醚。134二甲基硅油的选择二甲基硅油是一种优良的消泡剂原料面张力低，消泡能力强，热稳定性好，化学和生理惰性，加之不溶于水，又不溶于动植物油及高沸点矿物油中。因而，对大多数起泡介质能予以优异的消泡性能。但其表面张力低，在水中的落解性小，分散性能差，且单纯的二甲基硅油并无消泡效果，必须借助白炭黑、乳化剂和其它分散助剂，增加其在溶液中的扩散系数，才能赋予二甲基硅油优良的消泡效果。通过钟军17白炭黑对甲基硅油的研究，分析认为二甲基硅油的粘度对消泡剂性能及乳液的制备过程有一定的影响。低粘度硅油表面张力小，易分散于起泡液中起消泡作用，但溶解性大，抑泡时间短；而粘度大的硅油溶解性小，抑泡时间长，但乳化困难，消泡效果差。为获得良好的消泡效果，本实验选用粘度为700800CP/25的二甲基硅油作主体成分。135白碳黑的类型白炭黑的种类超微细二氧化硅，俗称白炭黑，学名水合二氧化硅（MSIO2NH2O），按其制备方法的不同，分为以下两种18气相法白炭黑将四氯化硅气体在氢气、氧气流中于高温下水解而制得气相法白炭黑，其化学反应式如下其原生粒径为1040NM，聚集体粒径为1M，比表面积（BET法）范围为淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第6页共24页50400M2/G。沉淀法白炭黑用硅酸钠在盐酸或硫酸中反应制得沉淀法白炭黑，其化学反应式如下或产物粒径范围一般在20250M之间，比表面积一般不超过200M2/G。疏水性白炭黑经过疏水性处理的白炭黑即为疏水性白炭黑。未经疏水处理的白炭黑内部的聚硅氧烷结构和外表面存在的活性羟基、吸附水及制备过程本身导致其表面出现的酸区，使其表面能较大，聚集体倾向于凝聚、形成二次结构，从而白炭黑显亲水性，在有机相中难以浸润和分散。经疏水处理后的白炭黑表面，轻基含量减少，聚集倾向减弱，表面自由能降低，由亲水转为疏水，与有机相的浸润性、分散性得到改善，从而获得一种良好的分散体系19，20。蒋丽妍等21讨论了气相白炭黑在消泡剂中的作用，气相法白炭黑由于其特殊的三维网状结构，使它的吸附作用成为所有白炭黑种类中最强的，在同种条件下，含气相法白炭黑的消泡剂的消泡效果最好。同时，气相法白炭黑的最小粒径可达5M左右，含这种白炭黑的硅油乳液微粒在起泡液中构成颗粒非常小、数量非常多的基本消泡单元，使消泡剂达到最佳消泡效果。同时由于粒径小、比表面积大，稳定的氢键三维网状结构，使白炭黑微粒能均匀、稳定地分布在整个体系中，使体系储存稳定。经疏水处理后的白炭黑表面，轻基含量减少，聚集倾向减弱，表面自由能降低，由亲水转为疏水，与有机相的浸润性、分散性得到改善，成为一种良好的分散体系。因此，本课题使用疏水性气相白碳黑作为活性成分与二甲基硅油进行复配，以提高二甲基硅油的分散性。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第7页共24页2实验部分21实验材料表21主要试剂名称规格生产厂家甲基硅油700CP/25浙江武义博阳实业有限公司120汽油工业级扬子石油化工有限公司浓硫酸分析纯AR上海久亿化工有限公司无水碳酸钠分析纯AR盐城市双源化工厂低含氢硅油自制端烯丙基聚氧烯醚工业级利邦化工有限公司氯铂酸分析纯AR国药集团化学试剂有限公司异丙醇分析纯AR蚌埠化学试剂厂乙酸酐分析纯AR宜兴市第二化学试剂厂气相白碳黑R104南京玻璃仪器厂聚醚改性硅油自制硅膏自制SPAN60化学纯国药集团化学试剂有限公司TWEEN80化学纯上海精析化工科技有限公司表22主要仪器名称规格生产厂家电动搅拌器D74014天津市华兴科学仪器厂集热式恒温加热磁力搅拌器DF101S江苏省金坛市医疗仪器厂22制备方法221低氢硅油的制备2211合成将10G甲基硅油、8G120汽油加入装有搅拌子、集热式磁力加热搅拌器（油浴）、0200温度计的三口烧瓶中，并加入占二甲基硅质量的3的浓硫酸作催化剂，在4050下搅拌反应2H4H。降至室温，缓慢加入无水碳酸钠粉末，充分搅拌，中和至中性，静置，滤去沉淀物，上清液即得低氢硅油。2212低氢硅油的含氢量测定低氢硅油的氢含量直接关系到与聚醚SIH接枝量的多少，用于消泡剂的聚淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第8页共24页醚改性聚硅氧烷共聚物须具有一定的疏水性，含氢量太低不但反应速度慢，且能接上的聚醚链段过少，疏水性过强，使消泡、抑泡效率降低；含氢量太高，需接上的聚醚链段过多，有可能降低共聚物的疏水性，使制备出的聚醚改性硅油不仅没有消泡能力，反而会起到稳泡或起泡的作用，同样会影响其消泡抑泡效率。所以在含氢硅油转为低氢硅油的过程中要对反应生成的低氢硅油的含氢量进行测定，测定方法见附录A。222聚醚改性聚硅氧烷的合成在催化剂作用下，含氢硅油中的SIH键会与端烯丙基聚氧烯醚中的双键发生硅氢加成反应，得到聚氧烯醚接枝聚硅氧烷，此为SIC型聚醚改性聚硅氧烷。首先，对反应原料（低含氢硅油、端烯丙基聚氧烯醚）进行预处理，将原料真空蒸馏至水含量达一定程度。然后在装有搅拌子、集热式磁力加热搅拌器、0200温度计的三口烧瓶中，加入10G低氢硅油和60G端烯丙基聚氧烯醚，加热至反应温度，再加入20106G/ML30106G/ML的氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂，保温反应至终点。真空蒸馏脱去低沸物，得聚氧烯醚接枝聚硅氧烷。223硅膏的制备硅膏的制备方法是分散法14，它是通过化学力及机械力的作用，将固体微粒（白炭黑）分散到基础油（二甲基硅油）中，使之形成稳定的固液分散体系。在生产中多在捏合机或行星式混合器中进行。将气相白炭黑和二甲基硅油以117的比例，加入圆底烧瓶中，搅拌，油浴升温至120左右，保温2H，然后降至室温，即得二氧化硅和二甲基硅油的复合物硅膏。224乳液型聚醚改性聚硅氧烷复合物的配制在圆底烧瓶中，加入硅膏和占总质量40的乳化剂，升温，使乳化剂完全熔淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第9页共24页解。调整电动搅拌器的转速，高速搅拌05H1H，使硅膏乳化均匀为细腻的稠状物；继续加入硅膏质量30的聚醚改性聚硅氧烷及乳化剂，保持高速搅拌05H1H，使聚醚改性硅油完全乳化，并与乳化好的硅膏混合均匀；降至5060，再在乳化好的聚醚改性硅油复合物中加入使油相质量占70的水高速搅拌搅拌至乳白色的W/O（油包水）型的初乳液；继续加水搅拌，使油相的质量分数占30的O/W（水包油）型的稳定乳液，即得聚醚改性硅油复合乳液消泡剂。225固体粉末聚醚改性聚硅氧烷复配消泡剂的制备将制备好的乳液型消泡剂与一定量的固体粉末载体，在一定温度下混合均匀，使乳液型消泡剂被载体介质吸附，即成固体粉末型消泡剂。23评价方法对于消泡剂的评价方法有很多方面，在实验过程中主要对产品的稳定性、消泡性能和水分散性作了测试。稳定性乳液型消泡剂离心稳定性高速离心机，3000R/MIN30MIN，观察其是否分层、漂油。热稳定性85土203H，观察是否破乳。固体粉末型消泡剂于空气中放置三个月，观察其是否结快、失效。水分散性取5G消泡剂产品于烧杯中，加入25G蒸馏水，振荡，观察其分散结果优乳白色溶液，没有白色油相出现，溶液表面无油斑；良乳白色溶液，有细小的白色油相颗粒；一般乳白色透明溶液，白色油相颗粒较多，颗粒较大；差几乎不能分散于水中。消泡性能发泡液10G的洗洁精溶于500G的水溶液消泡包括两个方面将已产生的泡沫消除，称为消泡防止泡沫的产生，称为抑泡。100ML量简中，加入20ML发泡液，以持续气流通过浸在发泡液中倒置的喷淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第10页共24页头鼓泡，当泡沫体积达到100ML时，用胶头滴管加入一定量（发泡液质量的3）的消泡剂，同时开始计时，记录泡沫全部消除的时间，称为动态消泡；时间越短；消泡性越好。紧接着记录泡沫体积再一次达到100ML所需时间，时间越长，抑泡性越好。24结果与分析241反应溶剂的选择在本实验中，选择汽油给低氢硅油的制备提供一个反应场所。在93、97、120、180汽油中做了比较。93和97汽油的色泽偏黄，虽然也有很好的挥发性，但杂质较多，使的反应的产品颜色过深，不适能满足本次实验的要求；120和180汽油为无色，均有很强的挥发性，能很好的溶解有机物，由于180汽油的价格偏高，故本次实验采用120汽油作为反应溶剂。120汽油又称为120溶剂汽油，或是白汽油、橡胶溶剂汽油。该汽油由于拥有较好的溶解有机物的特点而被广泛的应用在制药、钟表修理、橡胶制品等行业，用来制造不干胶、有机溶剂、清洁剂等工业材料。120汽油有着非常强的挥发性能，因此，在反应完成时，120汽油不会对产物形成污染。242聚醚改性聚硅氧烷的合成的影响因素2421水含量的影响在实验中发现，在硅氢化反应中，水分对反应结果有极其重要的影响。低含氢硅油对微量水分是不敏感的，但在铂催化剂的作用下，即使微量水分也可使低含氢硅油中SIH基团发生水解，并进一步发生缩水交联。如果反应体系中水杂质较多，就会生成不溶性的凝胶。本工作中采用严格的除水措施（通过减压蒸馏使水含量005）。同时，由于端烯丙基聚氧烯醚亲水性非常强，因此减压蒸馏后应立即进行反应，以隔绝空气中水分的影响。此外，反应液中加入少量乙酸酐，可有效地阻止水解反应，减少凝胶的生成，使硅氢化反应顺利进行。分析认为乙酸酐在反应体系中的作用可能在于以下三个方面起干燥剂的作用，与水发生水解反应生成乙酸；淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第11页共24页乙酸酐和水解生成的乙酸可有效的增加反应体系的酸值，以增加低含氢硅油的稳定性；酸酐还可以与水解产物SIOH基团发生反应，避免低含氢硅油链间的交联。2422反应时间在反应过程中，通过对反应液碘值的测试来判断反应进行的程度。碘值反应的是反应液中的双键数。反应进行时，端烯丙基聚氧烯醚的端双键打开，与低含氢硅油的SIH发生硅氢加成反应，从而双键数减少，碘值减小。反应达终点时，碘值不再变化。碘值的测量方法见附录B。表23反应时间的确定反应时间H碘值含氢量MOL/100G转化率0845003500057350030014610477001804871530500100715202300006581425172000388923013000021941350930000598640091000039914509000003992500890000399355087000039946008700003994从上表可以看出，到40H左右反应已几乎中止。所以确定反应时间为40H45H。2423温度对反应的影响考虑反应物分子的凝聚和催化剂的影响，反应可在70120进行，固定聚醚与含氢硅油质量比31，催化剂用量20106G/ML30106G/ML，考察温度对反应的影响，结果见表24。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第12页共24页表24反应温度的影响反应温度（）反应时间（H）外观70807深黄色黏液80906微黄色黏液901005无色或微黄色黏液1001104淡黄色黏液1101204黄色，有交联物由上表可知，温度低时反应速度慢，反应时间长；温度高时，反应速度快，完成反应所需时间短。但反应温度不能过高，否则随着时间的延长，体系粘度急剧增大。这是因为再高温下SIH发生交联，产物中有交联物的存在从而导致体系黏度的剧增，颜色加深，色泽对后续产品的应用关系重大。因此，选择反应温度在90100，此时产物颜色最为浅。243白炭黑的用量与消泡性能的关系在其它条件相同的情况下，改变白炭黑的用量，测定不同用量条件下消泡剂的消泡性能。图25白炭黑的用量与消泡性能的关系由图可知，当白炭黑的用量在0125范围时，随着白炭黑用量的增用，消泡性能增加，抑泡时间增加；但当白炭黑的用量增至125以上时，消泡性能和抑泡作用不随用量的增加而增加。因为白炭黑的表面有大量的羟基而有助于增淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第13页共24页强硅油在起泡体系中的分散能力，增加乳液的稳定性,明显改善消泡和抑泡性能；但含量过大使乳液的黏度增加，水分散性降低，影响了消泡剂的性能。故白炭黑的最适用量为125。244乳化剂的影响2441HLB值对消泡性能的影响选用SPAN60和TWEEN80组成的复合乳化剂，在其它条件相同的情况下，改变HLB值，测定不同用量条件下消泡剂的消泡性能。表26HLB值对消泡性能的影响HLB值消泡时间（S）抑泡时间S离心稳定性7586127上层少量油状物8078208上层无油状物8589163上层少量油状物9011244上层少量油状物由表26可看出，乳化剂的HLB值与消泡剂的稳定性、消泡能力有较大的关系。复合乳化剂的HLB80时，乳液最稳定，消泡和抑泡性最佳。2442乳化剂用量对消泡剂性能的影响乳化剂用量要兼顾聚醚改性聚硅氧烷的活性和乳液的稳定性，因为将消泡剂加到生泡体系中后，乳化剂只有迅速扩散，聚醚改性聚硅氧烷微滴才能凭借疏水性附着到起泡的汽液界面上，发挥其消泡作用。乳化剂用量太多会影响抑泡效果，因为其本身具有发泡效果；但用量太少又会影响乳液的稳定性。因此，乳化剂的用量对消泡剂性能有着显著的影响，其影响结果具体如下表表27乳化剂的用量对消泡剂性能的影响乳化剂用量（）消泡时间（S）抑泡时间S稠度离心稳定性3512139较稀分层，不明显4078208适中好，不分层507793较稠好，不分层1036732很稠好，不分层由表27可知，随着乳化剂含量的增加，消泡时间有所降低，乳液稳定性增加；当复合乳化剂的用量大于40时，消泡剂的稳定性不随用量的变化而变化，淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第14页共24页但抑泡效果明显降低。所以为了获得好的消泡效果及稳定性，乳化剂含量应为40。245载体的性质及混合比例2451载体的性质制备固体粉末的载体应是一种具有色白、活性含量高、粒径小、均匀、无毒、无味、无污染及化学成分稳定等特点。作为乳液型消泡剂的吸附载体，必须拥有很强的吸附性，良好的水溶分散性，热稳定性，对消泡体系不发生不良反应。由电镜中观察出，本次实验选用的载体颗粒的表面为比表面积大的多孔状、分布均匀、苏松。图28固体粉末的电镜图2452乳液与载体的比例对消泡性能的影响淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第15页共24页图29乳液与载体的比例对消泡性能的影响由图29可以看出，随着比例的增大，消泡、抑泡性能降低，在12及125时的消泡及抑泡效果均较好考虑其成本,选用125的比例混合。246体系温度对消泡性能的影响非离子表面活性剂的水溶液在温度升高到一定程度时，因相分离而突然出现浑浊，这时的温度就叫浊点（CLOUDPOINT，CP）。浊点是表征表面活性剂亲水性的重要指标。对于聚氧烯醚接枝聚硅氧烷的水溶液，聚氧烯醚链中的氧原子与水结合形成氢键，使整个分子亲水化而溶于水。当温度上升时，破坏了氢键，结合的水离析，亲水性减弱，最后变成不溶于水（浑浊）。所以，浊点是消泡剂的一个重要控制指标。当温度低于浊点时，聚氧烯醚接枝聚硅氧烷溶于水不起消泡作用；温度高于浊点时，其不溶于水，从而具有消泡作用。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第16页共24页图210体系温度对消泡性能的影响由图210可见，随温度升高，消泡时间开始下降较快，；温度继续升高到50时，消泡时间最短，这是因为温度高于浊点使消泡作用加强；温度继续升高，消泡时间趋于一定值。由此表明在一定温度范围内，聚醚改性聚硅氧烷复合乳液消泡剂随温度升高，消泡性能提高；当温度升高到60以上时，消泡性能保持在一定水平。247体系PH值对消泡性能的影响为了考察聚醚改性聚硅氧烷复合乳液消泡剂是否能在酸性或碱性环境中均可有效地消除泡沫，用酸或碱来调节起泡液的PH值，测试起泡体系PH值对聚醚改性聚硅氧烷复合乳液消泡剂消泡性能的影响。实验温度为25，结果见图37。图211体系PH值对消泡性能的影响淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第17页共24页由图211可知，在酸性条件下，随着PH值升高，消泡时间缩短；PH值为5时，泡沫消失的时间最短，即消泡效果最好；PH值为7时，泡沫消失的时间是78S，但对实际消泡效果无多大影响；碱性条件下曲线的变化趋势和酸性条件下的类似。这表明聚醚改性聚硅氧烷复合乳液消泡剂在酸性或碱性环境中均可有效地消泡。248与其他产品的比较目前工业应用中的消泡剂主要是两类聚醚消泡剂和有机硅乳液消泡剂。将实验制得的消泡剂与几种市售消泡剂进行了性能对比实验，结果见表312表212消泡剂性能对比消泡剂名称生产厂家消泡时间S抑泡时间S聚醚消泡剂SC28南京万原科技有限公司147102聚醚消泡剂GPE扬州晨化科技有限公司136113有机硅乳液消泡剂LD2002扬州立达树脂有限公司128163有机硅乳液消泡剂KM73上海昊化化工有限公司121169有机硅乳液消泡剂ND130南京四新科技有限公司98176改性有机硅消泡剂DC544美国DOWCORNING公司92197实验自制乳液型78208实验自制固体粉末型75187注实验条件为25，消泡剂用量3。由表212可知，实验自制的聚醚改性聚硅氧烷复合消泡剂在消泡时间和抑泡时间都优于市售消泡剂，比起进口改性有机硅消泡剂也不逊色。在制药、食品、发酵生产过程中多采用豆油消泡，导致成本偏高的问题。实验所制得的消泡剂无毒、无味、无污染、耐高温、消泡力强、使用方便、无腐蚀性，特别是制备的固体粉末消泡剂，更具有使用方便，应用面广等特点。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第18页共24页结论1实验结果以高含氢硅油调聚法制备低含氢硅油，然后以低含氢硅油与端烯丙基聚氧烯醚进行硅氢加成，从而合成聚氧烯醚接枝聚硅氧烷，其合适的工艺条件为制备低含氢硅油，以120汽油为反应溶剂，占甲基硅油质量的3的催化剂作用下，反应时间2H4H，反应温度4050；硅氢加成时，在90100温度下，反应40H45H。二甲基硅油做主原料，以白炭黑作为增稠剂、分散剂，制备硅膏，其最佳反应条件为120，2H，白炭黑用量为乳液总量的125（质量分数）。乳化硅膏和聚醚改性聚硅氧烷时，采用国产非离子表面活性剂SPAN60、TWEEN80进行复配（HLB8），乳化温度5060，乳化剂占总量的40。通过载体吸附，使乳液型转变为，乳液型消泡剂以125的比例与载体混合，制得固体粉末型消泡剂。2在整个实验的过程中应注意以下几点在低含氢硅油的制备过程中，催化剂应逐滴加入至足量，若一次加入足量会使产物的成深黄色，影响后续产品质量。氢硅加成过程中，温度的控制极为重要，会影响产物的色泽和黏度；温度太高不但会使颜色加深，还会使黏度变大甚至产生交联。实验中成功的关键在于硅膏和聚醚改性聚硅氧烷的乳化。乳化温度太底，乳液很稀，消泡及抑泡性不好；温度太高，乳液有细小液滴，离心不稳定，并且抑泡性明显下降。在实验的过程中发现用实验室现有的设备，乳化效果并不是很好，使用高速匀浆器则能更好的乳化完全,制备出稳定的乳液消泡剂。在对产品进行检测时，发现检测的重现性较差。为此我们改进了检测方法，自制了发泡装置，使形成的泡沫均匀一致；统一消泡剂的加入量，以增加检测结果的真实性。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第19页共24页3应用实验所制得的固体粉末消泡剂无毒、无味、无污染、耐高温、消泡力强、无腐蚀性，更有使用方便，用量少，应用范围广等特点，可用于制药、食品、发酵，例如在抗生素发酵过程中使用，以控制通气搅拌和代谢所产生的泡沫；在中药的提取中，用来防止提取时产生的大量泡沫；在医学上可以用做避免胃镜检查时泡沫的影响，使观察清楚。这种消泡剂拥有很广阔的开发前景。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第20页共24页致谢首先，要感谢我的导师景怡老师。本论文的所有工作都是在导师的悉心指导和关怀下完成的。导师渊博的学识、实事求是的科学态度、一丝不苟的工作作风给我留下了深刻的印象。同时导师在生活上也给了我很大的帮助，实可谓我的良师益友，我会一生珍重。在实验和学习工作中，得到了各位老师和同学的大力支持和帮助，在此向他表示我衷心的感谢。感谢各位同学对我的热心帮助和有益的建议。特别要感谢我的父母，感谢他们对我毕业设计的全力支持。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第21页共24页参考文献1李春静，卢义和，宫素芝等聚醚改性硅油消泡剂的合成J日用化学工业，2006，3652842韩富，张高勇，王军有机硅消泡剂J日用化学工业，2001，43139403孙东风，陈洁，宗伟章消泡剂简介J中国甜菜糖业，1996429304李岿聚醚消泡剂的结构与性能J精细与专用化学品，2006，141335李书赠，许洁，迟彩霞等改性聚醚硅油型消泡剂的研制J长春理工大学学报，2006，29291936赵虹有机硅材料及应用J材料学，1995，6324277蔡振云，银燕，王健聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的制备J有机硅材料，2005，19420228李春静，卢义和，宫素芝等聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的合成及复配J河北化工，20055209张春雷，王晶国产消沫剂在青霉素发酵生产中的应用J黑龙江医药，2003，16429110柏凤登甲基含氢硅油的合成J化工新型材料，1998，26（2）26，343511凤怡高分子量含氢聚硅氧烷油的合成J高分子材料科学与工程，2000，162333612倪建龙甲基氢硅氧烷/二甲基硅氧