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在纖維油劑的生產和使用過程中,通常都存在泡沫問題。由于油劑組分多為陰、陽離子表面活性劑,具有一定的起泡性,油劑復合生產時產生大量的泡沫,導致整個油劑體系體積增大,油劑裝置不能滿
負荷生產,同時給包裝工序也帶來了麻煩。油劑使用過程中泡沫帶來的問題則更大,油劑乳液輸送時更易起泡,泡沫外溢不僅造成資源浪費,而且污染勞動環(huán)境,同時大量的泡沫包圍著纖維卷曲頭,導致卷
曲電機熱量不能及時散發(fā),造成電機損壞。因此開發(fā)油劑消泡劑勢在必行。
目前,國內外消泡劑種類繁多,早期為低級醇、礦物油和食用油,由于其在水中分散性差,從20 世紀60 年代起,即被聚醚類非離子表面活性劑所取代。后來又發(fā)展了有機硅、乳油、酯醚等消泡劑。
雖然消泡劑種類很多,但因選擇性的關系,目前油劑領域使用的消泡劑消泡效果還不理想,消泡效率較低。作者采用含硅聚醚作消泡主劑,選擇了適宜的溶劑和乳化分散劑與主劑復配,研制出消泡效率較高的油劑消泡劑。
1、消泡劑配方原理
消泡劑的效能和消泡機理密切相關。消泡機理比較復雜,目前的消泡理論主要有三種:
(1)消泡劑的表面張力低于起泡液,表面張力的差異使液膜破裂;(2)消泡劑滲入液膜使液膜局部變薄而破裂;
(3)消泡劑增大液膜對空氣的滲透性而減小其強度和彈性,促使氣泡合并。根據以上理論,良好的消泡劑必須具備如下性質:a. 表面張力低于起泡液;b. 在起泡液中不溶或難溶,但與起泡液有一定的親和力;c. 不與起泡液發(fā)生化學反應;c. 揮發(fā)性小,熱穩(wěn)定性好;
e. 用量少,無毒。
2、實驗
2.1 消泡主劑的選擇
性能好的消泡主劑應具有較低的表面張力,在起泡液表面易鋪展。因此作者從表面張力和消泡性能兩方面優(yōu)選消泡主劑。表1為幾種常用消泡表面活性劑質量分數(shù)為0.2%的水溶液在室溫下的表面張力值, 表2為消泡表面活性劑在腈綸油劑YH -202 乳液中的消泡性能。
2.1.1 消泡效率的測定
消泡效率測定方法:室溫下,在100 mL 的具塞量筒中加入3 g 腈綸油劑YH - 202,然后加入20 mL水,振蕩30 次之后加入一定量的消泡液,同時啟動秒表,記錄起始泡沫體積和300 S 時的泡沫體積。計算式為:
式中:A—空白時泡沫體積;B—300s時的泡沫體積; ?—消泡效率。
由表1、2 數(shù)據表明,在6 種常用消泡表面活性劑中,含硅聚醚降低表面張力的能力最強,對腈綸油劑YH - 202 乳液的消泡性能最好,其消泡效率為53.3%。
2.2 溶劑的選擇
為使消泡主劑能均勻地進入油劑乳液,需要將其分散于溶劑中。表3列出了消泡主劑含硅聚醚溶于幾種常用的工業(yè)溶劑后對腈綸油劑YH -202乳液的消泡性能。由表3可以看出,消泡主劑含硅聚醚溶解于石油烴A 后加入腈綸油劑YH-202乳液中所剩的泡沫量最小,其消泡效率最高。
2.3 乳化分散劑的選擇
應用乳化分散劑是為了使消泡主劑能快速均勻地分散于油劑中,使消泡主劑在油劑乳液中形成穩(wěn)定的乳濁液,提高其消泡和抑泡效果。篩選乳化分散劑的原則是:
(1)其HLB 值8 ~ 14;
(2)其結構與消
泡主劑結構愈相近愈好,因為結構愈相近,其親和力愈大,與消泡主劑的互溶性好,所形成的混合液愈穩(wěn)定;
(3)其在水溶液中呈中性,對酸、堿、金屬鹽溶液穩(wěn)定,起泡性小。依據以上原則,對乳化分散劑進行了大量的篩選,結果見表4。
由表4可知,醚類乳化分散劑B 消泡效率最高,為60.0%。
2.4 消泡劑XP - 202 配方的確定
將含硅聚醚和選定的溶劑石油烴A、醚類乳化分散劑B 按不同比例配制成消泡劑樣品,在相同條件下進行YH - 202 腈綸油劑消泡實驗以確定消泡劑最佳配方。消泡效率達70%以上的配方確定為最佳配方。配方如下:
W(含硅聚醚)= 6%~8%;
W(醚類乳化分散劑B )= 8%~10%;
W(石油烴A)為余量。
3、試用情況
1999 年7 月16 日XP - 202 消泡劑在大慶石化公司研究院腈綸油劑復配崗位試用實驗,XP - 202消泡效果較好,油劑調合釜內物料體積基本不膨脹。
7月22日在腈綸廠紡絲車間進行了XP - 202 試用,將消泡劑水乳液加入到紡絲上油槽中,明顯可見泡沫破裂,逐漸消退,無溢泡現(xiàn)象;絲束卷曲頭周圍無泡沫包裹,生產正常。
4、結論
(1)采用含硅聚醚作消泡劑主劑,配以適宜的石油烴A 和醚類乳化分散劑B 制備纖維油劑消泡劑是可行的,由此得到的消泡劑消泡效果好,消泡效率達70%以上。
(2)該消泡劑配制方法簡單易行,適于工業(yè)應用。