研究·开发 呐机．１材料，２０１５，２９（４）：２９６－２９９
ＳＩＬＩＣＯＮＥＭＡＴＥＲＩＡＬ
有机硅消泡剂的制备及性能研究
黄 潇，汪民康，王文金，胡 丹，李利燕，肖能成，苗 刚 （湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北宜昌４４３０００）
摘要：将黏度５８０ ｍＰａ·ｓ的二甲基硅油和气相法白炭黑反应制成硅膏，再加入黏度为５０ ｍＰａ·ｓ的低黏 度甲基硅油、Ｓｐａｎ ８０与Ｔｗｅｅｎ ８０的复合乳化剂以及水制得有机硅消泡剂。较佳工艺条件是：硅膏制备温 度控制在１５０℃，反应时间为５—８ ｈ；采用黏度５０ ｍＰａ·ｓ左右的甲基硅油与硅膏混合制备消泡剂，复合乳 化剂的ＨＬＢ值为１０，水的用量为９０ ｇ，温度控制在４５℃，水的滴加时间为６０ ｒａｉｎ，反应时间为６０ ｒａｉｎ，得 到的消泡剂的消泡效果优良，消泡时间为２６—３０ ｓ，抑泡时间为２５３～３１２ ｓ。 关键词：甲基硅油，气相法，白炭黑，消泡剂 中图分类号：ＴＱ３２４．２ １ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１１９４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—４３６９．２０１５．０４．００７
在生产中，常因各种原因产生有害泡沫，如果
不适当抑止，泡沫会减少设备有效负载量，延长生 产过程的反应时间，增加能耗 。因此，抑止或减
少泡沫的产生成为许多工业部门的一个重要课题。
通常采用有机硅消泡剂解决这些问题。有机硅类消
泡剂具有以下几个优点：一是表面张力低、表面活 性高、消泡力强（如中等黏度的二甲基硅油表面张
力仅为２０—２１ ｍＮ／ｍ ，比水的７６ ｍＮ／ｍ 及一般起
泡液的都要低）；二是热稳定性好、挥发性低，二
甲基硅油虽然其表面张力很低，但它与其它一般表
面张力低挥发性就高的物质不同，即同时拥有低表 面张力与低发挥眭的性质，这就保证了有机硅油消
泡剂可在较宽的温度范围内使用；三是化学稳定性 好，由于Ｓｉ一０链及ｓｉ—ｃ链结合比较稳定，所以
有机硅的化学隋性好，很难与其它物质发生化学反
应，能在苛刻的条件下使用；四是无生理毒性，一 般用作消泡剂的二甲基硅油聚合度较高，而脱除了 低聚物的二甲基硅油无生理毒性 ２ Ｊ。
目前国内外商品有机硅消泡剂的品种、型号名 目繁多，性能各异，达数十种之多，但一般可分为
硅油型、溶液型、乳液型、固体型的聚醚改性型等
几类，其中硅油型消泡剂由于单纯加入硅油，二氧
化硅等助剂，导致其只能应用于洫陛产品，局限性 较大；溶液型消泡剂因为引入了部分溶剂，如氯乙
烷、甘油、甲苯、二甲苯，可以应用不同领域，但
成本高，且易造成环境污染；乳液型有机硅泡剂应 用面广，但是工艺较为复杂，直观表现为稳定性 差、不易乳化；固体型消泡剂稳定性好，便于运
输；聚醚改性消泡由于其自身原料特性一聚醚硅 氧烷具有自乳化陆一使得其兼备醚类消泡剂消泡
迅速、抑泡时间长及有机硅消泡剂理化惰性的特 点，其应用面较广。道康宁公司已开发成功四代有
机硅消泡剂，第五代产品也在研发中，第一代为乳 化硅油型消泡剂，主要应用于水处理和工业清洗等
行业；第二代为有机硅聚醚消泡剂，应用于纺织行 业；第三代为有机硅聚醚改性消泡剂，应用于纺织
及食品加工行业；第四代产品中的金属加工液用消 泡剂具有粒径小、分散性好的优点，代表产品有
ＸＩＡＭＥＴＥＲ￣ＡＦＥ一１２４７；造纸专用消泡剂具有消 泡陕、持久『生好、耐酸碱、耐温等优点，代表产品 有ＸＩＡＭＥＴＥＲ￣ＡＦＥ一７６１０和ＡＦＥ一７６００ Ｅ ］
本实验将甲基硅油与气相法白炭黑先加热制 成硅膏，再加入低黏度甲基硅油、水及复合乳化
剂进行乳化制成消泡剂。讨论了甲基硅油黏度、 复合乳化剂ＨＬＢ值、分散剂水的用量以及反应 时间对消泡性能的影响。
１ 实验
１．１主要原料及仪器 甲基硅油１：黏度（２５ｃｃ）＜１５０ ｍＰａ·Ｓ，常
收稿日期：２０１４一Ｏ７一ｌ７。 作者简介：黄潇（１９８９一），男，工程师，主要从事有机硅 下游产品的研发工作。Ｅ—ｍａｉｌ：８３４５４７３２２＠ｑｑ．ｔｏｍ。
第４期 黄潇等．有机硅消泡剂的制备及性能研究 ·２９７·
州市武进常新有机硅材料厂；甲基硅油２：黏度
（２０℃）５８１ ｍＰａ·ｓ，常州市武进常新有机硅材料 厂；气相法白炭黑：ＱＳ１０２，日本德山；
Ｓｐａｎ一８０：ＡＲ，西陇化工股份有限公司；Ｔｗｅｅｎ ８０：ＡＲ，国药集团化学试剂有限公司；聚乙
烯醇（ＰＶＡ），工业级，常州艾迪尔进出口有限 公司；烷基酚聚氧乙烯醚（ＴＸ一１０）：规格，德 国汉姆公司。
增力无极恒速搅拌器：ＤＷ一１，台湾全信电
子仪器有限公司；集热式恒温加热磁力搅拌器： ＤＦ一１０１Ｓ，河南省予华仪器有限公司；旋转粘度
计：ＮＤＪ一５Ｓ，上海羽通仪器仪表厂；台式离心 机：ＴＧＬ一１６，金坛市金南仪器制造有限公司。
１．２硅膏的制备 在三口烧瓶中按１００：８的质量比加入甲基硅
油２与气相法白炭黑，在油浴锅中加热至１４０— １５０ｏＣ，反应５～８ ｈ，降至室温，得到流动性较
好的白色硅膏，备用。 １．３消泡剂的制备 在三口烧瓶内加入３６ ｇ硅膏、２０ ｇ甲基硅
油１，混合均匀后，加入１２ ｇ亲水亲油平衡值
（ＨＬＢ值）约１０的复合乳化剂（Ｓｐａｎ一８０和 Ｔｗｅｅｎ８０复配，ＨＬＢ＝ＷＡ ＨＬＢＡ＋ＷＢ ＨＬＢＢ），混
合均匀；升温至４５￣Ｃ，再加入１１０ ｇ水，搅拌 １ ｈ；加入２２ ｇ ＰＹＡ水溶液（ＰＶＡ与水质量比为 １：１０），搅拌３０ ｍｉｎ，得消泡剂。
１．４性能测试 起泡液的配制：将奥妙洗衣粉、十二烷基苯磺
酸钠、ＴＸ一１０、水按质量比ｏ．５：ｏ．５：ｏ＿５：９８．５混 合，配制成起泡液。 消泡性能：将２５ ｍＬ起泡液加入１００ ｍＬ具塞 量筒中，上下震荡使泡沫升至１００ ｍＬ，然后加入
起泡液质量０．０２％的消泡剂，同时启动秒表记录 泡沫消失时间；抑泡性能：向试验液中继续加入 消泡剂（起泡液的０．１％），上下震荡具塞量筒，
频率为１次／ｓ，振幅约４ ｃｍ，按下秒表，记录泡 沫上升至４０ ｍＬ时所用时间；稳定性：将消泡剂
放入离心机中，以３ ０００ ｒ／ｍｉｎ的转速离 １￣，３０ ｍｉｎ， 观察乳液是否分层；水分散性：将０．５ ｇ消泡剂
加入烧杯，再加入１００ ｇ水，震荡，观察其在水 中的分散情况（若迅速分散且液面无油状物，则
水分散性能优；若分散较快，液面无油状物，水 分散性为良；若分散较慢，液面出现少量絮状物， 水分散性为中；若不易分散，且絮状物较难消失，
则水分散性差）。
２结果与讨论
２．１ 甲基硅油１的黏度对消泡剂性能的影响
在制备消泡剂过程中，需要将甲基硅油１加
入硅膏中。甲基硅油１的黏度对消泡剂性能的影 响见表１。
表１ 甲基硅油１的黏度对消泡剂性能的影响
由表１可见，随着甲基硅油１黏度的增加，消
泡剂的消泡时间先降后升，在黏度为５０ ｍＰａ·Ｓ时消
泡时间最短；抑泡时间上升是因为黏度较低的硅油 能迅速分散在起泡液中，从而覆盖泡沫表面，降低
泡沫壁张力，产生消泡效果，即时消泡效果好；经 过一段时间的振荡、搅拌，消泡剂中亲水亲油官能
团分离，消泡剂失去消泡能力，因而抑泡效果差；
黏度高的甲基硅油也有一定的消泡效果，但在水中 分散较慢（因搅拌后迅速分散，因此分散性仍判定
为优），且制备过程中不易乳化，稳定性差；但是
抑泡效果好。综合考虑，宜选择黏度在５０ ｍＰａ·ｓ左 右的低黏度甲基硅油。
２．２复合乳化剂的ＨＬＢ值对消泡剂性能的影响
乳化剂的ＨＬＢ值是制备乳液型有机硅消泡 剂的关键所在。表２为复合乳化剂的ＨＬＢ值对
消泡剂性能的影响。
表２复合乳化剂Ｈ ＬＢ值对消泡剂性能的影响
由表２可见，复合乳化剂ＨＬＢ值在１０左右
时，所制备的消泡剂消泡时间短、稳定性较好。
这是因为在加人相同量的乳化剂时，ＨＬＢ值偏 ２９８· 哺 讯 ．１ 材 料 第２９卷
高或偏低，乳化剂中亲水亲油基团减少，其消泡 和抑泡效果均会变差。乳化剂ＨＬＢ值过低（乳
化剂亲油值高），乳化不完全，亲水基团不能全 部或大部分与疏水基团结合，易造成分层，消泡
效果差；ＨＬＢ值过高（乳化剂亲水值高），疏水 基团结合不完全，在分层的同时，乳化剂会漂
油。为避免漂油现象，需多加入乳化剂，造成原 料浪费，成本增加。此外，还发现，采用不同黏
度的甲基硅油时所对应乳化剂的的最佳ＨＬＢ值
也不同。总体来讲，采用黏度大的硅油所对应的 最佳ＨＬＢ值相对较小，黏度小的硅油对应的最
佳ＨＬＢ值大。当ＨＬＢ值为ｌ０时消泡时间较短 （３０ ｓ），抑泡时间较长（３１２ ｓ），因此复合乳化
剂ＨＬＢ值选择１Ｏ。 ２．３水的用量对消泡剂性能的影响
在制备消泡剂过程中，需要加入一定量的水 作为分散介质对硅膏进行分散。增加消泡效果。
水的用量对消泡剂性能影响见表３。
表３水的用量对消泡剂性能的影响
由表３可以看出，随着水量的增加，消泡时
间先减后增。当水的用量为９０ ｇ时，消泡剂性 能较好。这是因为消泡实验采用静置消泡，随着
水量的增加，消泡剂变稀，消泡剂分散性变好， 消泡时间变短；增加到一定量后，由于消泡剂中
乳化剂含量减少，消泡时间反而增加。但是抑泡 时间呈下降趋势。这是因为当加水量少时，消泡剂
固体质量分数高，消泡剂有效成分增加，因此抑泡 时间长。实验发现，当水，加人量约为９０ ｇ时，消
泡时间较短（３０ ｓ），抑泡时间较长（２５３ ｓ）。因此 水的加人量选择９０ ｇ为宜。
２．４‘反应时间对消泡剂性能的影响 消泡剂制备过程时间包括两部分：水的滴加
时间与滴完后的反应时间。水的滴加速度与反应
时间对消泡剂性能有一定的影响，将滴加时间与 反应时间进行正交组合实验，探讨其对消泡剂性
能的影响，结果见表４。 表４反应时间对消泡剂性能的影响
由表４可见，反应时间不变时，水的滴加时 间较短时，消泡剂的消泡时间较长，延长滴加时
间，消泡时间变短，但是变化幅度不大。固定滴 加时间，随着反应时间的延长，消泡剂的消泡效
果、分散性及稳定性明显变好。这是因为随着水
的滴加时间延长，间接等同于乳化时间增加，乳 液趋向彻底乳化，因此消泡时间变短，消泡效果
增强；但是若反应时间较短，水加入后，未能彻 底乳化，水不能分散硅膏，因此乳液分散性和稳 定性较差，必会造成消泡效果差。在消泡剂的制
备过程中，反应时间是较滴加时间更为重要的工
艺参数。综合考虑产品性能及效率，滴加时间与 反应时间均选择６０ ｍｉｎ。
３ 结论
将黏度５８０ ｍＰａ·Ｓ的二甲基硅油和气相法白 炭黑反应制成硅膏，再加入黏度为５０ ｍＰａ·Ｓ的
低黏度甲基硅油、Ｓｐａｎ ８０与Ｔｗｅｅｎ ８０的复合乳 化剂以及水制得有机硅消泡剂。较佳工艺条件
是：硅膏制备温度控制在１５０ｏＣ，反应时间为 ５—８ ｈ；采用黏度５０ ｍＰａ·Ｓ左右的甲基硅油与硅 膏混合制备消泡剂，复合乳化剂的ＨＬＢ值为１０， 水的用量为９０ ｇ，温度控制在４５℃，水的滴加
时间为６０ ｍｉｎ，反应时间为６０ ｍｉｎ，得到的消泡
剂的消泡效果优良，消泡时间为２６—３０ Ｓ，抑泡 时间为２５３～３１２ Ｓ。
参考文献
［１］黄良仙，安秋风，郭锟，等．高效乳液型有机硅 消泡剂的制备及性能研究［Ｊ］．陕西科技大学学报 （自然科学版），２００９，２７（１）：３７—４０． ［２］邬继容，吴连斌，倪勇，等．乳液型有机硅消泡 剂研究［Ｊ］．杭州师范学院学报（自然科学版），