常見消泡劑的成分分析

常見消泡劑的成分分析消泡劑定義1、對消泡劑做簡樸背景介紹消泡劑，也稱消沫劑，是在食品及其它加工工業(yè)中起到減少表面張力，克制泡沫產(chǎn)生或消除已產(chǎn)生泡沫的添加劑。我國許可使用的消泡劑有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷等7種。普通來說，泡沫是氣體在液體中的粗分散體，屬于氣-液非均相體系。泡沫是一熱力學上的不穩(wěn)定體系，不可能是穩(wěn)定的，泡沫的熱力學不穩(wěn)定性，是由于破泡之后體系的液體總表面積大為減少，從而體系能量（自由能）減少甚多的因素。長時間的消泡又稱抑泡，抑泡時間的長短正是消泡劑品質(zhì)優(yōu)劣的最重要標志。多數(shù)場合下我們使用消泡劑正是運用它的抑泡性能，而不是初始的消泡性。消泡和抑泡是相對的，消泡性能好的產(chǎn)品相對抑泡性能就會差點。破泡劑、抑泡劑和脫泡劑總稱為消泡劑。破泡：相對于泡沫（泡沫聚合體），從空氣側(cè)侵入泡中，將泡合一破壞。抑泡：從液體側(cè)侵入泡中，將泡合一破壞，令泡沫難以產(chǎn)生。脫泡：從氣泡的界面侵入泡中，令氣泡合一浮出液面。消泡機理1．泡沫局部表面張力減少造成泡沫破滅該種機理的來源是將高級醇或植物油撒在泡沫上，當其溶入泡沫液，會明顯減少該處的表面張力。由于這些物質(zhì)普通對水的溶解度較小，表面張力的減少僅限于泡沫的局部，而泡沫周邊的表面張力幾乎沒有變化。表面張力減少的部分被強烈地向四周牽引、延伸，最后破裂。2．消泡劑能破壞膜彈性而造成氣泡破滅消泡劑添加到泡沫體系中，會向氣液界面擴散，使含有穩(wěn)泡作用的表面活性劑難以發(fā)生恢復膜彈性的能力。3．消泡劑能促使液膜排液，因而造成氣泡破滅泡沫排液的速率能夠反映泡沫的穩(wěn)定性，添加一種加速泡沫排液的物質(zhì)，也能夠起到消泡作用。4．添加疏水固體顆?？稍斐蓺馀萜茰缭跉馀荼砻媸杷腆w顆粒會吸引表面活性劑的疏水端，使疏水顆粒產(chǎn)生親水性并進入水相，從而起到消泡的作用。5．增溶助泡表面活性劑可造成氣泡破滅某些能與溶液充足混合的低分子物質(zhì)，能夠使氣泡表面活性劑被增溶、使其有效濃度減少。有這種作用的低分子物質(zhì)如辛醇、乙醇、丙醇等醇類，不僅可減少表面層的表面活性劑濃度，并且還會溶入表面活性劑吸附層，減少表面活性劑分子間的緊密程度，從而削弱了泡沫的穩(wěn)定性。6．電解質(zhì)崩潰表面活性劑雙電層而造成氣泡破滅對于借助泡沫的表面活性劑雙電層互相作用，產(chǎn)生穩(wěn)定性的起泡液，加入普通的電解質(zhì)即可崩潰表面活性劑的雙電層起消泡作用。構(gòu)成1.活性成分作用：破泡、消泡，減小表面張力：代表物：硅油、聚醚類、高級醇、礦物油、植物油等。2.乳化劑作用：使活性成分分散成小顆粒，便于分散在水中，更加好的起到消泡、抑泡效果。代表物：壬（辛）基酚聚氧乙烯醚、皂鹽、op系列等、吐溫系列、斯盤系列等。3.載體作用：有助于載體和起泡體系的結(jié)合，易于分散到起泡體系里，把兩者結(jié)合起來，其本身的表面張力低，有助于抑泡，且能夠減少成本。代表物：除水以外的溶劑，如脂肪烴、芳香烴、含氧溶劑等4.乳化助劑作用：使乳化效果更加好。代表物：分散劑：疏水二氧化硅等；增粘劑：CMC、聚乙烯醚等。常見消泡劑介紹及優(yōu)缺點1.天然油脂（即豆油、玉米油等）優(yōu)點：來源容易，價格低，使用簡樸；缺點：如貯存不好，易變質(zhì)，使酸值增高。2.聚醚類消泡劑種類繁多，重要有介紹下列幾個：1）.GP型消泡劑以甘油為起始劑，由環(huán)氧丙烷，或環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物進行加成聚合而制成的GP型的消泡劑親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，因此宜使用在稀薄的發(fā)酵液中。它的抑泡能力比消泡能力優(yōu)越，適宜在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入，以克制整個發(fā)酵過程的泡沫產(chǎn)生。2）.GPE型消泡劑即泡敵在GP型消泡劑的聚丙二醇鏈節(jié)末端再加成環(huán)氧乙烷，成為鏈端是親水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油，也叫。按照環(huán)氧乙烷加成量為10%，20%，……50%分別稱為GPE10，GPE20，……GPE50。GPE型消泡劑親水性較好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強，但溶解度也較大，消泡活性維持時間短，因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好。3）.GPES型消泡劑：有一種新的聚醚類消泡劑，在GPE型消泡劑鏈端用疏水基硬脂酸酯封頭，便形成兩端是疏水鏈，當中間隔有親水鏈的嵌段共聚物。這種構(gòu)造的分子易于平臥狀聚集在氣液界面，因而表面活性強，消泡效率高。3.高碳醇高碳醇是強疏水弱親水的線型分子，在水體系里是有效的消泡劑。七十年代初前蘇聯(lián)學者在陰離子、陽離子、非離子型表面活性劑的水溶液中實驗，提出醇的消泡作用，與其在起泡液中的溶解度及擴散程度有關(guān)。C7-C9的醇是最有效的消泡劑。C12-C22的高碳醇借助適宜的乳化劑配制成粒度為4~9μm，含量為20~50%的水乳液，即是水體系的消泡劑。尚有些成酯，如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素發(fā)酵中含有消泡作用，后者還可作為前體。磷酸三丁酯（CAS:126-73-8）做為古老的消泡劑，仍然被工業(yè)界廣泛使用著，因其極低的表面張力，極低的水溶性，消泡效果明顯，但因其有刺激性及一定的毒性，較多用于不與食品/日用化妝品接觸的其它工業(yè)。4.硅類最慣用的是聚二甲基硅氧烷，也稱二甲基硅油。它表面能低，表面張力也較低，在水及普通油中的溶解度低且活性高。它的主鏈為硅氧鍵，為非極性分子。與極性溶劑水不親和，與普通油的親和性也很小。將硅油混入SiO2氣溶膠，所構(gòu)成的復合物，即將疏水解決后的SiO2氣溶膠混入二甲基硅油中，經(jīng)一定溫度、一定時間解決，就可制得。有機硅消泡劑系由硅脂、乳化劑、防水劑、稠化劑等配以適量水經(jīng)機械乳化而成。其特點是表面張力小，表面活性高，消泡力強，用量少，成本低。它與水及多數(shù)有機物不相混溶，對大多數(shù)氣泡介質(zhì)均能消泡。它含有較好的熱穩(wěn)定性，可在5℃-150℃廣闊的溫度范疇內(nèi)使用；其化學穩(wěn)定性較好，難與其它物質(zhì)反映，只要配備適宜，可在酸、堿、鹽溶液中使用，無損產(chǎn)品質(zhì)量；它還含有生理惰性，普通用于食品和醫(yī)藥行業(yè)。它對全部氣泡體系兼含有抑泡、破泡功效，附屬廣譜型消泡劑范疇。它被廣泛用于洗滌劑、造紙、紙漿、制糖、電鍍、化肥、助劑、廢水解決等生產(chǎn)過程中的消泡。在石油工業(yè)中，它被大量用于天然氣的脫硫，加速油氣分離；它還被用于乙二醇的干燥、芳香烴的萃取、瀝青的加工、潤滑油的脫蠟等裝置中控制或克制氣泡。在紡織工業(yè)中，它用于染色、精練、上漿等過程中的消泡；在化學工業(yè)中它被用于合成樹脂、膠乳、涂料、油墨等過程中的消泡；在食品工業(yè)中它被用于多個濃縮、發(fā)酵、蒸餾過程的消泡?？蓪⒐柚吭阱伇谏?、出口處或涂在金屬網(wǎng)上，進行消泡。將硅脂配成溶液，可用于油相系統(tǒng)消泡。將硅脂加低粘度硅油配成水乳液，可用于多個水相系統(tǒng)消泡。消泡劑大致可分兩類：一類能消除已產(chǎn)生的氣泡，如乙醇等；另一類則能克制氣泡的形成如乳化硅油等。中國許可使用的消泡劑有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯。5、聚醚改性硅結(jié)合了聚醚跟有機硅消泡劑兩者的優(yōu)點，含有無毒無害，對菌種無害，添加量極少，是一種高性價比的產(chǎn)品。聚醚改性有機硅，是在硅氧烷分子中因如聚醚鏈段制得的聚醚-硅氧烷共聚物（簡稱硅醚共聚物）。聚硅氧烷類消泡劑含有消泡快速，抑泡時間長和安全無毒等特點，但它難溶于水，耐高溫，耐強堿性差，聚醚類消泡劑水溶性好，耐高溫，耐強堿性強，但其消泡速度和抑泡時間都不甚抱負，通過縮合技術(shù)接枝在聚硅氧烷鏈上引入聚醚鏈，使之含有二類消泡劑的優(yōu)點，成為一種性能優(yōu)良，有廣泛應用前景的消泡劑。在硅醚共聚物的分子中，硅氧烷段是親油基，聚醚段是親水基。聚醚鏈段中聚環(huán)氧乙烷鏈節(jié)能提供親水性和起泡性，聚環(huán)氧丙烷鏈節(jié)能提供疏水性和滲入力，對減少表面張力有較強的作用。聚醚端基的基團對硅醚共聚物的性能也有很強的影響。常見的端基有羥基、烷氧基等。調(diào)節(jié)共聚物中硅氧烷段的相對分子質(zhì)量，能夠使共聚物突出或削弱有機硅的特性。同樣，變化聚醚段的相對分子質(zhì)量，會增加或減少分子中有機硅的比例，對共聚物的性能也會產(chǎn)生影響。聚醚改性有機硅消泡劑很容易在水中乳化，亦稱作“自乳化型消泡劑”，在其濁點溫度以上時，失去對水的溶解性和機械穩(wěn)定性，并耐酸、堿和無機鹽，可用于苛刻條件下的消泡，廣泛用于滌綸織物高溫染色工藝、發(fā)酵工藝中的消泡。另外，也可用于二乙醇胺脫硫體系的消泡及多個油劑、切削液、不凍液、水性油墨等體系的消泡，也合用于即印刷行業(yè)感光樹脂制版后，洗掉未固化樹脂的消泡，是一種很有代表性、性能優(yōu)良、用途廣泛的有機硅消泡劑。聚硅氧烷消泡劑普通由聚二甲硅氧烷和二氧化硅兩個重要構(gòu)成物質(zhì)適宜配合而成，以聚二甲基硅氧烷為基材的消泡劑是消泡體系中一類抱負的消泡劑，就是由于其不溶于水，較難乳化，聚二甲基硅氧烷比碳鏈烴表面性能低，因此比普通在紡織業(yè)中應用的表面活性劑表面張力更低。單純的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而緩慢，消泡作用需要二氧化硅粒子來加強，二氧化硅粒子被硅油帶到泡沫的空氣—水界面上并進入氣泡液膜由于其疏水性，與表面活性劑發(fā)泡液滴的接觸角不不大于90°,從而迫使發(fā)泡液體從固體疏水粒子表面排開，引發(fā)泡沫的局部快速排液而造成破裂。這樣，由于協(xié)同作用，兩種構(gòu)成物產(chǎn)生了良好的消泡效果。6、新型自乳化消泡劑含特殊改性的聚硅氧烷。含有極好的耐熱性和耐酸堿性及化學穩(wěn)定性，可在很寬的溫度范疇內(nèi)廣泛用于多個惡劣體系的泡沫消去和克制。7、聚硅氧烷消泡劑聚硅氧烷消泡劑普通由聚二甲硅氧烷和二氧化硅兩個重要構(gòu)成物質(zhì)適宜配合而成，以聚二甲基硅氧烷為基材的消泡劑是消泡體系中一類抱負的消泡劑，就是由于其不溶于水，較難乳化，聚二甲基硅氧烷比碳鏈烴表面性能低，因此比普通在紡織業(yè)中應用的表面活性劑表面張力更低。單純的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而緩慢，消泡作用需要二氧化硅粒子來加強，二氧化硅粒子被硅油帶到泡沫的空氣—水界面上并進入氣泡液膜由于其疏水性，與表面活性劑發(fā)泡液滴的接觸角不不大于90°，從而迫使發(fā)泡液體從固體疏水粒子表面排開，引發(fā)泡沫的局部快速排液而造成破裂，這樣，由于協(xié)同作用，兩種構(gòu)成物質(zhì)產(chǎn)生了良好的消泡效果。聚硅氧烷消泡劑由于有優(yōu)良的消泡效能及其它優(yōu)點，已在許多領(lǐng)域廣泛應用，特別是在紡織物染整加工中，發(fā)展尤為快速，研究發(fā)現(xiàn)，以聚二甲基硅氧烷和聚乙烯的共聚物為基材的硅酮乙二醇類消泡劑，由于特殊的溶解性能，在噴射染色和其它紡織物加工中，含有抱負的消泡效果。選擇消泡劑要根據(jù)下列幾點：1、在起泡液中不溶或難溶2、表面張力低于起泡液。3、與起泡液有一定程度的親和性。4、與起泡液不發(fā)生化學反映。5、揮發(fā)性小，作用時間長。消泡劑產(chǎn)品成分剖析1、樣品描述乳白色液體，不透明，有大量泡沫，溶于水，溶液呈中性pH6-7左右，有一點煤油味。2、分析思路3、部分檢測圖譜分析GC圖核磁H譜IR4XXX-1IR4XXX-2IR4XXX-3IR4XXX-k1通過分析能夠看到3427cm-1的羥基-OH的吸取峰很明顯，2920、2856cm-1能夠看出是甲基、亞甲基的伸縮震動峰，1734cm-1為C=O的，1099cm-1為C-O吸取峰或者是Si-O-S