聚醚酯改性有机硅消泡剂的制备

摘要：本文主要针对有机硅消泡剂概述、有机硅消泡剂的应用以及含氟聚醚有机硅消泡剂合成实验分析进行探讨，仅供参考。

关键词：含氟聚醚；有机硅；消泡剂

中图分类号：TQ324 文献标识码： A

一、有机硅消泡剂

消除有害泡沫，对提高劳动生产率、降低不必要的损耗、延长机械寿命，具有极大的技术与经济意义。

消泡剂主要由活性物、分散剂、载体、乳化剂和稳定剂等经机械乳化而成。依据活性物的不同，消泡剂可分为天然油脂类、脂肪醇类、聚醚类、有机硅类、聚醚有机硅类，各有其优缺点。天然油脂类消泡剂来源广，成本低，但不易储存。聚醚类消泡剂亲水性好，但有残留的氧化烯烃类单体和醛类，有一定毒副作用。有机硅类表面张力小、表面活性高、成膜性好，具有良好的铺展与破泡作用，但其与水难乳化，不易分散在发泡介质上。聚醚有机硅类兼有聚醚和有机硅的特性，消、抑泡性能优良，且对非水体系也有效，是一种性能优良、应用前景广阔的消泡剂。

有机硅消泡剂目前主要是指由有机硅类和聚醚改性有机硅类活性物质配制而成的消泡剂。有机硅消泡剂对大多数气泡体系兼具有抑泡、破泡功能，具有较好的热稳定性、化学稳定性和生理惰性，可用于食品和医药行业，广泛用于化纤纺织、石油化工、造纸、农业等各领域。

二、有机硅消泡剂的应用

1、在化纤及化纤油剂领域中的应用

在化纤及化纤油剂的生产过程中，由于油剂组分多为阴、阳离子表面活性剂，具有一定起泡性，油剂复合生产时产生大量泡沫，导致整个油剂体系体积增大，油剂装置不能满负荷生产，同时给包装工序带来麻烦。在油剂使用过程中，油剂乳化及输送时更易起泡，泡沫外溢不仅造成资源浪费，且污染劳动环境，同时大量的泡沫包围着纤维卷曲头，导致卷曲电机热量不能及时散发而损坏。因此，在纤维油剂的生产和使用过程中，都需使用消泡剂来消泡。

2、在纺织行业中的应用

在织物染整各工序中，起泡是精炼、漂白、染色和整理过程中的一个难题。目前纺织印染行业对消泡剂产品的质量要求不断提高，要求消泡剂在宽的pH值和温度下具有稳定性，并能耐高剪切，持续消泡和抑泡。在实际应用中，纺织印染消泡剂应具有的性能包括：消泡迅速，抑泡持久，性价比高；分散性好、耐高温、耐酸碱、耐电解质、耐剪切，与各种染料配伍性好，不漂油、无硅斑；安全无毒、符合环保要求；质量稳定，适宜的粘稠度和浓度，便于使用、稀释等。

3、有机硅消泡剂在石油化工行业的应用

在石油化工行业中，需使用消泡剂的地方有采油、钻井、油气分离、常减压蒸馏、石油发酵、延迟焦化、芳烃抽提及润滑油等。

3.1在油田钻井液中的应用

在石油钻井过程中，当钻遇含气地层时，地层中的烃类、CO2，H2S等气体便扩散或侵入钻井液中，由于循环的钻井液对侵入气体有搅拌作用，且钻井液的处理剂一般都具有表面活性，导致钻井液起泡现象严重，钻井液密度下降，润滑性能变差，冷却钻头的效率降低，流变性变差，严重影响泥浆泵的工作效率，给钻井液的循环带来一定困难。同时，钻井过程中，钻井液的勃度和切力越高，起泡后的钻井液越不易从地面排出，从而造成气泡积累，危害更大。因此，钻井液用消泡剂的研究意义重大。影响钻井液消泡的因素极为复杂，消泡剂的研制和使用需考虑钻井液类型、矿化度、pH值、流变性、温度、起泡剂类型和含量等多种因素。

国内常用的钻井液消泡剂主要有硬脂酸铝及其复合物、聚醚、正辛醇、脂肪酸和脂肪酸醋等，这些消泡剂在加入一定时间后就丧失了效力，其抑泡能力和效果不能满足现场施工要求，要防止泡沫再次生成，需要反复多次加入消泡剂。

三、含氟聚醚有机硅消泡剂合成实验分析

1、实验试剂

2、实验仪器

数显六联电动升降搅拌器、电子分析天平、电热恒温油浴锅、红外光谱仪、凝胶渗透色谱、自动界面张力仪、数字旋转粘度仪、阿贝数字折光仪、高压匀浆器、高速搅拌器、钻井液用密度仪、通用高速离心机、直联旋片式真空泵、罗氏泡沫仪、量筒。

3、实验步骤

3.1催化剂制备

先制备催化剂，将氯铂酸（0.5g）置于异丙醇当中（266g）充分溶解，得到橙色透明液后保存备用。

3.2含氟聚醚有机硅消泡剂制备

在三颈烧瓶加入适量的六甲基环硅氧烷，30℃温度下减压脱水0.5h，然后加入四甲基二硅氧烷并以三氟甲磺酸作为催化剂继续加热，升温至50℃，期间需要通入氮气保证反应的稳定性，时间为1h，滴加三氟丙基甲基环三硅氧烷，滴加完成后继续反应50min，得到呈蓝光液体即为HFSi。用碳酸氢钠将产物进行中和并对产物进行检测。

通过综合性分析对实验相关影响因素进行探讨。

1、白炭黑用量

在产品制备过程中需要加入一定量的白炭黑以此让硅油的分散性得到强化，这同时会造成硅油乳状液稳定性下降。以下为消泡剂稳定性与白炭黑加入量之间的关系：

图一消泡剂稳定性与白炭黑加入量之间的关系

从上图中可以看出当白炭黑加入量不断提升时消泡剂的稳定性也在不断上升，当白炭黑加入量超过7%时消泡剂的稳定性呈下降趋势，在综合分析后发现白炭黑含量为8%时可让消泡剂的稳定性以及消泡效率达到平衡。

2、乳化剂

在反应中添加乳化剂可以让产品的表面张力得到有效控制并且让产品表面强度得到提升，另外乳化剂还具备了增溶作用并能够促进体系分散。在乳化剂的存在下可按胶束机理生成乳胶粒，当乳胶颗粒数量提升时可促进聚合反应的进行从而提高反应效率。以下为乳化剂不同配比条件下的消泡剂效果：

表1乳化剂不同配比条件下的消泡剂效果

3、甲基硅油粘度

甲基硅油是消泡剂当中的重要组成部分，它的粘度属性关系到了消泡剂的整体性能，当粘度过小时可以让二甲基硅油迅速分散从而缩短消泡时间，但是抑制时间并不理想；若粘度过大时则可有效延长消泡时间但是也会造成溶解度上升从而降低消泡能力。经过分析得出消泡时间与二甲基硅油浓度关系，具体如下表所示。

表2甲基硅油粘度与消泡剂效果关系

从上表中可以明显看出当二甲基硅油用量增大时消泡时间以及抑泡时间也随之增大，结合水分散性以及离心稳定性来看二甲基硅油的用量应该控制在16%至17%之间，此时效果最为理想。

结束语

在含氟聚醚有机硅消泡剂合成过程中需要对白炭黑用量、乳化剂比例以及二甲基硅油用量等进行控制另外还需要注意增稠剂的使用量，通过调节各组分用量来保证产品质量，提高产品的消泡效果。