前言：現代工業生產中, 泡沫無處不在：各類加工液的機槽;各類工業清洗池;各類工業和農業產品及制劑中;石油化工的各個生產環節中, 水處理等等。泡沫, 給工業生產帶來種種問題: 為了防止泡沫溢出, 投料系數被迫降低 30%~ 50%; 泡沫溢出導致原材料的浪費;泡沫占據空間, 影響反應速度, 生產周期被迫延長;泡沫會影響產品品質, 如涂料, 塑膠制品;泡沫的產生, 對工業生產穩定性產生影響, 造成操作波動, 質量不穩定。針對泡沫問題, 最直接的解決方式就是使用消泡劑。

有機硅消泡劑的作用機理

有機硅消泡或抑泡的能力，是由于它具有的很低的表面張力。有機硅化合物(硅油)干擾氣液界的表面張力，導致消泡效果。

當有機硅加到泡沫介質中時，硅油的小顆粒落到泡的表面，同時有效地降低接觸點的表面張力，在泡外皮引起一個薄弱點，從而引起破泡。

最佳消泡活性標準可以如此描述：游離的硅油小粒子必須完全地、盡可能快地和有效地分散到活動區內。硅油借助于生產加工時加入的比例很小，表面積很大的SiO2填料作用，而迅速分散，并在SiO2粒子接觸點外引起破乳破泡，擠在一起的泡沫由于臨近處泡沫的破裂，引起不穩定態，加快引起連續破泡的效果，至最后達到穩定態。如果是乳液狀消泡劑，乳液太穩定，將減少消泡作用。穩定性差時，有較大活性。因此，需要在穩定性和活性之間加以平衡，并選擇在水相及油相中溶解度低，而又具有極高活性的有機硅化合物。

消泡劑的機能，也有按破泡、脫泡、抑泡三種機理進行定義。

破泡：相對于泡沫，從空氣側進入泡中，將泡合一破壞。

抑泡：從液體側進入泡中，將泡合一破壞。

脫泡：從氣泡的界面侵入泡中，令氣泡合一浮出液面。

圖：消泡劑的作用示意圖

消泡劑有油型、溶液型、乳液型，固體粉末型及復合型等。均應具備下述性質：

1、消泡力強，用量少;

2、加入后不影響體系基本性質;

3、表面張力小;

4、與表面平衡性好;

5、擴散性、滲透性好;

6、耐熱耐酸耐堿好;

7、化學性穩定、耐氧化性強;

8、氣體溶解性，透過性好;

9、在起泡溶液中溶解性小;

10、生理安全性高。

有機硅消泡劑種類

1、水乳劑型消泡劑：

以聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)為主體，及白炭黑復合物，在表面活性劑(乳化劑)的作用下制備成O/W型各種不同濃度的水乳消泡(適合水性介質消泡場合)或制成高濃度硅膏，用時采用涂抹法或臨時稀釋后使用。

圖：二甲基硅油結構式

2、油體系消泡劑：

借助溶劑攜帶硅油并分散到起炮液中。溶劑擴散，硅油或微滴發揮消泡作用(一般高、低粘度硅油調合)或制成硅油/礦物油分散體。石油工業需要大量有機硅表面活性劑作破乳劑用。

3、固體粉劑消泡劑：

含質量分數2%~5%有機硅消泡成分及質量分數98%~50%的粉狀固體載體。

4、消泡棒：

硅油、磺酸鈉鹽及蠟的制劑。

5、自乳化自分散型消泡劑：

以聚硅氧烷與聚醚共聚的有機硅表面活性劑，在聚硅氧烷分子鏈上引入親水基(聚醚改性硅油)，可顯著改善有機硅在水中的分散性，或成自乳化狀，成為一類專門的消泡劑，在濁點以上消泡，適合高溫高壓噴射染色等消泡。

圖：聚醚改性硅油結構式

“自乳化型”消泡劑耐熱、機械穩定性，耐酸、堿，苛刻條件下消泡，如聚酯纖維高溫染色，二乙醇胺水溶液脫硫體系，各種油劑切削液，不凍液等體系消泡。

有機硅消泡劑的應用

1、紡織印染：

(1)上漿工藝：水乳劑型有機硅消泡劑，如：BD-304(或有機硅聚醚)，上漿槽內添加量0.2?0.25g/L

(2)化纖油劑：化纖油劑加入0.02?0.04%水乳液型消泡劑。化纖油劑配方中應含有機硅聚醚硅油。

(3)退漿精煉：選用含聚醚有機硅，如：BD-3055。

(4)漂白：酸性較強，有機硅消泡劑。

(5)染色：有機硅乳液消泡劑。噴射染色最好選用聚醚有機硅，高溫消泡、低溫水溶，不沾污織物。

2、石化工業：

(1)鉆井：乙基硅油(或甲基硅油層乳液)用于泥漿添加劑。

(2)采油：油氣分離，消泡棒。熔點比井口泡沫溫度高2.8-13.9℃。

(3)天然汽油吸收：用汽油將二甲基硅油配成2%溶液。

(4)油氣分離破乳：

A、油氣分離，原油中添加0.025～0.0065mg/Kg可提高生產能力;

B、破乳：油氣分離的原油一般微W/O型乳液，添加0.2mg/Kg左右的適宜消泡劑，可達到破乳消泡的效果。

(5)精煉：減壓蒸餾添加消泡劑，餾分顏色改善，餾分范圍放寬，常用有硅油的柴油溶液。

(6)高能燃料(內燃、噴氣、航空燃料)用氰烷基聚硅氧烷分散在高閃點煤油中，再加到高能燃料中作高效消泡劑。

(7)瀝青、渣油：添加硅油量為0.2×10-6～2.0×10-6。

(8)延遲焦化、除焦、消垢：消泡劑添加參考量：0.05～100×10-6

(9)消泡鉆井液：高粘度磺金屬鹽(石油磺酸鈣：磺化瀝青鈉=1：1)，硅氧烷的加入量約100～400×10-6或5～15mg/Kg，磺酸鹽：硅氧烷接近1：1為佳。

(10)潤滑油：如內燃機、汽車潤滑劑、金屬加工液、壓縮機油等，當用硅油添加作消泡，是因為以下優點：

A、難溶于潤滑油，處于分散狀態，有利于吸附在氣泡膜上破泡;

B、有與礦物油類似的烷基，能擠進泡膜，削弱分子引力;

C、表面張力低，滲透好，吸附在泡膜表面時使局部表面張力降低，因泡膜表面張力不均勻而破泡。

重質油選用粘度小硅油，添加量1～10×10-6。另外，烷基聚丙烯酸酯也比較好，有較好的氣體釋放性。

支鏈胺加入粗汽油、石腦油中，再加入到潤滑油中，也可作消泡劑，加入量微0.05～1%，此消泡劑可加入金屬切削液中。

3、造紙工業

(1)制漿：有機硅乳液消泡劑(90g/T紙)。

(2)涂布紙：涂層涂料，壓光后印刷畫報等的用紙，涂布氣泡一般用非硅消泡劑。

(3)污水處理：水乳劑型有機硅消泡劑，如BD-303有機硅消泡劑。

4、涂料、油墨中的應用

I、涂料生產中對消泡劑的要求：

(1)與泡沫表面的活性物質有一定親和力，但再氣泡液中應該是難溶與不溶的;

(2)表面張力低于氣泡液的表面張力，且有較低HLB值;

(3)應使乳液(乳膠)穩定;

(4)涂料成膜后不能引起魚眼和縮孔的不良后果;

(5)水性涂料用消泡劑：多使用水中難溶的物質，如礦物油、高級醇、有機硅樹脂，有機硅是水性涂料最好的消泡劑。

非水性涂料用消泡劑：常用難溶于有機溶劑中的物質，如低級醇、有機硅樹脂(有機硅樹脂用量要適量，過量易縮裂、陷穴，現多采用改性的有機硅樹脂或經乳化的有機硅樹脂)。

II、水性涂料中推薦使用的有機硅消泡劑：

(1)硅油、疏水SiO2混合物適用：環氧樹脂，澆涂，用量0.3%;熱塑丙烯酸樹脂，噴涂，用量0.3%

(2)聚醚聚硅氧烷與疏水SiO2混合物適用：熱固性醇酸樹脂，浸涂用量0.3%，刮涂用量0.1%

(3)疏水SiO2、烴類、硅油的混合物適用：熱塑性丙烯酸樹脂，印刷、油墨，用量0.1%;空氣干燥型丙烯酸樹脂，澆涂，用量0.5%。

(4)硅油及疏水SiO2混合物乳液適用：醇酸改性苯丙樹脂，澆涂，用量0.5%。

5、洗滌劑工業用有機硅消泡劑

聚硅氧烷和改性三聚磷酸鈉作為粉狀洗滌劑添加劑，含SiO2為2～6%的二甲基硅油(1500c.s)乳液與無水三聚磷酸鈉混合，乳液用量10～40%，形成水合物作添加劑。

金屬清洗液，要求耐堿，最好時加入液體產品時透明且有消泡活性。

6、食品工業用有機硅消泡劑：

食品專用聚硅氧烷樹脂：二甲基聚硅氧烷為主體，含15%以下SiO2食品為水溶液時，用其乳化后的產品，其它均可直接用油型的產品，用量控制0.05g/Kg以下，此類消泡場合包括發酵及制糖，硅-乙二醇共聚物適合發酵過程抑泡。

結語：工業生產的中的泡沫雖然細小, 但帶來的影響是不小的,選擇合適的消泡劑, 能有效減輕泡沫對生產的影響, 提高生產效率, 保證產品品質。隨著行業的進步和技術的發展，有機硅類消泡劑的發展和應用將會滲透到各種工業和化工生產領域。

有機硅論壇