有机硅消泡剂化工09-4班0909010411 刘晶摘要该文阐述了有机硅消泡剂的消泡机理, 详尽介绍了其特性及生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况 ，对现工业化运行的主要鱼明胶生产工艺的技术特性进行了具体的分析和总结, 阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势 并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求 。

关键词:有机硅消泡剂开发应用。

聚硅氧烷属高科技新产品, 为当今世界发展最快的合成材料之一 有机硅产品的应用程度标志着一个国家工业的发展水平, 对国民经济的发展起着积极和重要的作用, 随着汽车制造等部门中的应用领域不断扩大, 市场前景逐年看好有机硅材料根据分子量 交联程度和硅原子上侧链的有机基团类型和数量的不同, 已开发出近30个品种牌号的产品 色彩班斓的有机硅到国的神秘已经逐渐揭开, 有机硅工业已经陆续在世界各国显示出勃勃生机, 有机硅家族中新产品的开发已经形成世界性规模 一大批只有特殊功能和性能更好的材料不断涌现 新技术革命中的有机硅家族将向人类奉献出性能更为优异的高可靠性产品。

1 泡沫的形成和消泡原理1. 1 泡沫的形成泡沫是气体被液体隔开的分散体系, 气相是分散相, 液相是分散介质。

气泡间吸附着表面活性剂的气液界面和界面间的液体构成了泡沫的液膜。

泡沫本身属热力学不稳定体系。

单一组份的液体不能形成稳定的泡沫, 但液体中如果含有一种或种具有起泡和稳泡作用的表面活性剂, 则能产生能持续存在数十分钟乃至数小时的泡沫。

在溶液中有表面活性剂的存在, 气泡形成后,由于分子间力的作用, 其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附, 形成规则排列, 其亲水基朝向水相,疏水基朝向气泡内, 从而在气泡界面上形成弹性膜, 其稳定性很强, 常态下不易破裂。

泡沫的稳定性与表面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。

1. 2 消泡剂的消泡原理消泡剂是低表面张力的液体。

一般具有3点性质: ( 1)不溶于要消泡的介质; ( 2)有正的进入数; ( 3)有正的展布系数。

当体系加入消泡剂后, 其分子杂乱无章地广于液体表面, 抑制形成弹性膜, 即终止泡沫的产生当体系大量产生泡沫后, 加入消泡剂, 其分子立散布于泡沫表面, 快速铺展, 形成很薄的双膜层,一步扩散、渗透, 层状入侵, 从而取代原泡膜薄壁由于其表面张力低, 便流向产生泡沫的高表面张的液体, 这样低表面张力的消泡剂分子在气液界间不断扩散、渗透, 使其膜壁迅速变薄, 泡沫同时受到周围表面张力大的膜层强力牵引, 这样, 致泡沫周围应力失衡, 从而导致其 破泡 。

不溶于系的消泡剂分子再重新进入另一个泡沫膜的表面如此重复, 所有泡沫全部覆灭。

1. 3 消泡剂的分类国内外商品消泡剂的品种繁多, 性能各异, 目前常用的消泡剂大致归为3类, 即聚醚型、硅油型、硅醚混合型。

2 消泡剂的特性和用途有机硅消泡剂系由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化而成。

其特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。

它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。

它具有较好的热稳定性，可在宽广的温度范围内使用；其化学稳定性较好，难与其他物质反应，只要配置适当，可在酸、碱、盐溶液中使用，无损产品质量；它还具有生理惰性，鼠，通常用于食品和医药行业。

它对所有气泡体系兼具有抑泡、破泡功能，隶属广谱型消泡剂范畴。

它被广泛用于洗涤剂、造纸、纸浆、制糖、电镀、化肥、助剂、废水处理等生产过程中的消泡。

在石油工业中，它被大量用于天然气的脱硫，加速油气分离；它还被用于乙二醇的干燥、芳香烃的萃取、沥青的加工、润滑油的脱蜡等装置中控制或抑制气泡。

在纺织工业中，它用于染色、精练、上浆等过程中的消泡；在化学工业中它被用于合成树脂、胶乳、涂料、油墨等过程中的消泡；在食品工业中它被用于各种浓缩、发酵、蒸馏过程的消泡。

可将硅脂涂在锅壁上、出口处或涂在金属网上，进行消泡。

将硅脂配成溶液，可用于油相系统消泡。

将硅脂加低粘度硅油配成水乳液，可用于多种水相系统消泡。

在医学上，通常用于患者术前、光和胃镜检查前清除脏器或胃内器官的胀气。

3 生产工艺例1 活性组分直接分散在固体载体表面 这种方法类似于将液体消泡剂直接喷洒于洗衣粉的表面, 因此, 这种方法同样存在活性组分与载体的离析问题, 但允许使用的温度范围更宽 例如:17份聚二甲基硅油与41 .5份碳酸钠充分混合后, 加入41.5份硅酸钠, 将混合物干燥粉碎制得固体有机硅消泡剂。

例2 活性组份与软化点较低的脂肪醇 脂酸 脂肪酞胺 石蜡等物质一起熔融, 再将熔体附着在载体的表面 这样制得的固体有机硅泡剂的稳定性大大提高 例如:硅油36份 疏二氧化硅4份和熔融的二甲基二硬脂季按盐3分混合, 冷却后得到的固体物质再与10份疏水氧化硅一起混合, 研磨后得粉状高硅油含量消泡剂例3 活性物质与成膜物质混合, 使成膜物包封在消泡组分的外部 这样制得的固体有机消泡剂可使活性组分慢慢释放出来, 制得延迟放的固体有机硅消泡剂 例如:1159甲基纤维和25 9梭甲基纤维素的混合物, 用75 9聚二甲基氧烷一二氧化硅分散体处理 缓慢地加水使其成粒, 经干燥后得固体有机硅消泡剂 。

4 实际应用情况黑龙江石油化工厂1996年建设了处理能力12kt a-1的甲乙酮合装置, 该装置引进德国克鲁勃公司萃取提浓技术和埃地安诺公司的甲乙酮专利技术及工艺软件包, 装置包括以下6个单元: 丁烯提浓、仲丁醇合成、仲丁醇精制、甲乙酮合成及精制、媒、工艺水处理。

其中丁烯提浓装置是由中试装置直接扩大投产的世界上第一套丁烯/丁烷萃取精馏高效分离的工艺化装置, 技术还不成熟, 故丁烯提浓工段的萃取精馏塔在操作时经常出现积液现象, 影响生产和产品质量。

经过分析, 主要是发泡现象造成的。

为此, 对装置该工段进行了改造, 使用消泡剂, 收效良好。

4. 1 丁烯提浓工艺原理C4原料中正丁烷和正丁烯的相对挥发度较小,且正丁烷的挥发能力介于1-丁烯和反2-丁烯之间, 使用普通精馏的方法需要很多的理论塔板数,且不能从一个塔中同时得到正丁烯( 1-丁烯、顺2-丁烯、反2-丁烯), 影响了正丁烯的合理利用。

丁烯提浓的原理即是: 通过向混合C4 原料中加入吗啉与N-甲酰吗啉混合溶剂, 利用溶剂来改变丁烷与丁烯的相对挥发度, 再通过连续精馏的方法,首先将低沸点的烷烃(主要为丁烷)分离出去, 再通过连续精馏的方法将烯烃(主要为丁烯)与溶剂分离, 从而得到比较纯的正丁烯。

4. 2 萃取剂的性能丁烯提浓技术的一个显著特点是采用吗啉和N-甲酰吗啉混合物做萃取剂, 混合比(质量百分比)为1 1, 性能优点如下:( 1) 具有较高的选择性及溶解性 高选择和良好的溶解性是搞好萃取精馏的必要条件, 这也是克虏勃公司所采用萃取剂最重要的特点, 优于DMF和乙睛;( 2) 具有良好的化学及热稳定性 萃取剂具较高的化学及热稳定性, 减轻甚至消除对设备的腐蚀, 选用碳钢材料即可。

萃取剂不缩聚, 不结焦, 因此萃取剂消耗及再生损失较少。

4. 3 消泡剂的应用甲乙酮丁烯提浓工艺利用的是萃取精馏原理。

在丁烯提浓这一过程中, 由于吗啉、氮甲酰吗啉溶剂的存在, 使混合物C4 经气提塔塔顶后, 丁烯被蒸出, 形成了相对稳定的泡沫, 从而发生积液现象。

针对这一现象, 对该工段进行了改造, 增设了一个消泡剂溶液贮罐、贮罐搅拌器, 采用计量泵向塔内加入消泡剂。

装置应用的消泡剂为硅油型, 它具有很好的热稳定性和化学稳定性, 应用的温度范围宽, 抗氧化、破泡能力较强。

由于消泡剂增加液膜的排液速度,从而达到了很好的消泡目的,使萃取精馏塔塔顶丁烯含量下降, 塔底丁烯收率增加。

5 结论( 1)有机硅消泡剂既具有瞬时消泡作用, 又具有持久的消泡作用, 同时, 其施用剂量低, 化学惰性好, 能在苛刻的条件下发挥作用。

目前, 应努力寻找适宜的添加剂, 以制取适应各种不同应用对象的有机硅消泡剂。

( 2)丁烯提浓装置应用消泡剂后萃取精馏塔塔顶丁烯含量明显下降, 进而塔底丁烯收率增加, 消泡剂的应用效果比较明显。

6 二甲基硅油的应用二甲基硅油具有各种优异的特性，因此在工农业生产各部门，国防工业，科学研究及医疗卫生等部门，都得了极其广泛的应用。

它广泛用于电气绝缘、脱模、消泡、阻尼、防震、滚压、防尘、防水、高低湿润等方面。

6.1 在机电工业中的应用：二甲基硅油广泛用在电机、电器、电子仪表上作为耐温、耐电弧电晕、抗蚀、防潮、防尘的绝缘介质、目前还用作变压器、电容器、电视机的扫描变压器的浸渍剂等。

在各种精密机械、仪器及仪表中，用作液体防震、阻尼材料。

二甲基硅油的消震性能受温度影响小，多用于具有强烈机械震动及环境温度变化大的场合下，使用在飞机、汽车的仪表中。

用于防震、阻尼、稳定仪表读数，还可作为液体弹簧，用于飞机的着陆装置中。

6.2 作消泡剂：由于二甲基硅油表面张力小，且不溶于水，动植物油及高沸点矿物油中，化学稳定性好、又无毒，用作为消泡剂已广泛用于石油、化工、医疗、制药、食品加工、纺织、印染、造纸等行业中，只要加入10×10-6～100×10-6 的硅油就具有良好的消泡剂作用。

6.3 作脱模剂：由于二甲基硅油与橡胶、塑料、金属等的不粘性，又用做各种橡胶、塑料制品成型加工的脱模剂，及用于精密铸造中。

用它做脱模剂不仅脱模方便，且使制品表面洁净、光滑、纹理清晰。

6.4 作绝缘、防尘、防霉涂层：在玻璃、陶瓷器表面浸涂一层二甲基硅油，并在250 ～300 ℃进行热处理后，可形成一层半永久性的防水、防霉和绝缘性的薄膜。

用之处理绝缘器件，可提高器件的绝缘性能：用之处理光学仪器，能防止镜片、棱镜发霉；用之处理药瓶，能延长药品的保存期，并不使制剂因粘壁而损失；用之处理电影胶片的表面，可起润滑作用，减少磨擦，延长影片寿命。

6.5 作润滑剂：二甲基硅油适于做橡胶，塑料轴承、齿轮的润滑剂。

也可做为在高温下钢材对钢的滚动磨擦，或钢与其它金属磨擦时的润滑剂，但由于在常温下甲基硅油润滑性能并不特别好，一般情况下，并不推荐作为常温下金属间的润滑剂。

6.6 作添加剂：二甲基硅油可作许多材料的添加剂，如可作为油漆的增光剂，加少量硅油到油漆中，可使油漆不浮包、不起皱提高漆膜的光亮度，加少量硅油到油墨中，可提高印刷质量，加少量硅油到抛光油中（如汽车上光油），可增加光亮，保护漆膜，并有优良的防水效果。

6.7医疗卫生中的应用：二甲基硅油对人体无生毒性，也不被体液分解，故在医疗卫生事业中，也被广泛应用。

利用其消泡作用，制成了口服胃肠消胀片，及肺水肿消泡气雾剂等药用。

在药膏中加硅油，可提高药物对皮肤的渗透能力，提高药效。

以硅油为基础油的某些膏药剂对烫伤、皮炎、褥疮等都有很好的疗效，利用硅油的抗凝血作用，可用其处理贮血器表面，延长血样贮存时间等。