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1、材料與方法
1.1主要原料與儀器
Tween20,MOA一4,Span80,石蠟,十二碳醇,十八碳醇,十二烷基苯磺酸鈉,聚醚(L61、MPE)。以上原料均為分析純;實驗室用水均為蒸餾水。
WMZK一01溫度指示控制儀,上海醫(yī)用儀表廠;
JJ—l精密增力電動攪拌器,上海浦東物理光學儀器廠。
1.2實驗方法
1.2.1復配消泡劑的制備
將聚醚、混合高級脂肪醇、石蠟、乳化劑、助乳化劑混和,并攪拌升溫至80℃,使乳化劑、高級脂肪醇完全溶解。緩慢加入1/3計量的80。C的蒸餾水,由慢到快進行攪拌乳化,充分攪拌均勻后,加入剩余熱水,60。C左右轉相為水包油型乳液。冷卻至室溫,即可得聚醚/高級脂肪醇復合消泡劑。
1.2.2消泡性能的測定方法
將樣品平均分成三份,分別放在5℃、室溫、45℃條件下靜置,每隔4天測定其消泡性。在100mL帶塞量筒中加入20mL的0.5%十二烷基苯磺酸鈉(SDS),振蕩起泡至80mL,加入2滴10%的消泡劑水溶液,并同時啟動秒表,測泡沫消除所需時間。靜置的樣品消泡性測定直至乳液出現(xiàn)分層現(xiàn)象為止。
2、結果與討論
2.1不同聚醚及其用量對消泡劑性能的影響
2。1.1不同聚醚對消泡劑性能的影響
在室溫條件下,不同質量分數(shù)聚醚L61、MPE對消泡時間的影響分別見圖l、圖2。結果表明:隨著L61、MPE質量分數(shù)的增加,消泡時間都先急劇減小直至趨于穩(wěn)定。這是因為聚醚本身具有較強的消泡能力;圖l同圖2比較可見,L6i的消泡性明顯優(yōu)于MPE。這是因為丙二醇嵌段聚醚(L61)是由聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段聚合物組成,相較于甘油聚醚(MPE)具有更強的分散和滲透能力,從而消泡性能較好。故選取聚醚LSl進行復配。
2.1.2聚醚L61用量對消泡劑性能的影響
由圖l可見,當聚醚LSl的質量分數(shù)從10%增加到12%時,消泡時間相差不大。選取聚醚L6l的質量分數(shù)為10%、12%所制得的消泡劑進行靜置過程中的消泡時問測定,結果分別見圖3、圖4。
圖3、圖4表明。L6l質量分數(shù)為10%所制備的乳液消泡劑在靜置過程中的消泡時間變化比較平緩,而LSl質量分數(shù)為12%所制備的乳液消泡劑在45℃條件下靜置16天后出現(xiàn)分層。這是因為溫度對乳液的穩(wěn)定性有著較大的影響。在高溫靜置時,一方面加大了乳化劑在水相中的溶解度,從而使界面上吸附的乳化劑部分脫落下來,導致界面膜強度的降低;另一方面降低了連續(xù)相中乳化穩(wěn)定劑的粘度,增大了分散相粒子的擴散系數(shù),從而導致碰撞頻率加大。此外,高溫加劇了粒子的布朗運動,使得碰撞更為頻繁,而界面膜強度的降低又使油水界面更易于被破壞,因而分散相粒子將聚結形成更大的粒子,這種聚結過程不斷的繼續(xù)下去,就導致了乳液分層。故綜合考慮消泡性和穩(wěn)定性,得出L61的質量分數(shù)為10%時效果最佳。
2.2混合高級脂肪醇用量對消泡劑性能的影響
在室溫條件下,不同質量分數(shù)高級脂肪醇用量對消泡時間的影響見圖5。
由圖5可知,當混合高級脂肪醇的質量分數(shù)從4%增加到8%,乳液消泡劑的消泡時間急劇減小,再增加其質量分數(shù)消泡時間不降反升。分析可能是隨著混合高級脂肪醇質量分數(shù)的增加。十二醇的用量增多的原因,這是由于十二醇量多時,表面膜強度將增強,泡沫不易破裂所致。選取高級脂肪醇的質量分數(shù)為6%、8%所制備的乳液消泡劑進行靜置過程中的消泡性測定,結果分別見圖6、圖7。
圖6、圖7表明,高級脂肪醇的質量分數(shù)不論是6%、8%,在5℃、室溫、45"t2下靜置穩(wěn)定性都較好,消泡時間相對較平緩。將圖6、圖7進行比較發(fā)現(xiàn),高級脂肪醇的質量分數(shù)為8%時消泡性明顯優(yōu)于質量分數(shù)為6%所制消泡劑。這是由于高級脂肪醇本身就具有一定的消泡性,適當增加其用量能夠提高其消泡性能。
2.3液體石蠟用量對消泡性能的影響
在復配體系中,加液態(tài)烴,能降低消泡劑的粘度,提高消泡劑的滲入和擴散能力,使消泡劑易于在泡沫中擴散、有利于消泡劑進入泡沫壁。本文選取液體石蠟作為擴散劑,在室溫條件下,不同質量分數(shù)的石蠟對消泡時間的影響見圖8。
由圖8可知,隨著石蠟質量分數(shù)的增加,消泡劑的消泡性能成線性減小,這是由于石蠟作為烴類物質,鋪展系數(shù)大,破泡能力強。在復配體系中,能提高消泡劑的滲入和擴散能力,使消泡劑易于滲入泡沫之間,易于擴散至泡沫表面膜層所致;直至石蠟質量分數(shù)達15%后消泡時間趨于穩(wěn)定。選取石蠟質量分數(shù)為15%、20%所制備的乳液消泡劑進行靜置過程中的消泡性測定,結果見圖9、圖10。
圖9、圖10表明,質量分數(shù)為15%、20%石蠟所制備的乳液消泡劑在
靜置過程中的消泡時間變化都較平緩,消泡時間相差不大。質量分數(shù)
為20%的石蠟所制備的乳液消泡劑在45%靜置過程中,8天后出現(xiàn)分
層,穩(wěn)定性相對較差。分析其原因,可能是液體石蠟屬油狀液體,當其用量很大時,乳化劑不能很好地將其乳化,靜置易分層。綜合考慮穩(wěn)定性和消泡性,石蠟的質量分數(shù)為15%時效果最佳。
3、結論
1)將10%的聚醚L61、8%的混合高級脂肪醇和作為擴散劑的15%液體石蠟復合相應的乳化劑和助乳化劑復配,所制備的高級脂肪醇類消泡劑不論在高溫、低溫還是室溫下都具有較好的穩(wěn)定性和消泡性。這對于乳液型高級脂肪醇類消泡劑在國內(nèi)造紙行業(yè)的推廣具有顯著的實用意義。
2)表面活性劑的種類和質量對乳狀消泡劑的消泡性和穩(wěn)定性有著很大的影響。要得到穩(wěn)定的乳液消泡劑不僅要選擇適宜的表面活性劑,而且所加入的量也要恰當,過低或過高都會導致乳液在靜置過程中的不穩(wěn)定。