聚硅氧烷消泡剂的合成与应用探究

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摘 要：以含氢硅油和甲基丙烯酸十二烷基酯为主要原料，氯铂酸为催化剂，通过实验合成一种聚硅氧烷消泡剂。通过实验得到最佳的优化工艺条件为：时间7小时，温度为95℃，氯铂酸催化剂用量45μg/g，比例为1：1.1，在此条件下，其反应转化率达到95.56%。其优化配方为：质量分数为10%的聚硅氧烷，质量分数为15%的硅膏（其中输水白炭黑与二甲基硅油的比例为10：90），质量分数为5%的三元复合乳化剂，合成的聚硅氧烷具有良好的耐高温、耐碱性能和消泡性能，且稳定性能高，明显优于国内的同类产品。

关键词：消泡剂 聚硅氧烷 应用分析

在工业生产中，泡沫是非常普遍的一种现象，大量的泡沫会严重影响到生产加工，如果不进行有效的处理，会对产品的质量造成一定的影响。聚硅氧烷消泡剂是目前最理想的一类消泡剂，其安全性高，消泡迅速，是一种以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡剂，然而，由于其自身还存在诸多缺陷，因此，在实际的应用中受到了一定的限制[1]。本文通过实验，合成了一种新型的聚硅氧烷消泡剂，可以弥补原来的缺陷，有效提高各方面的性能，具体操作如下。

一、实验

1.主要原料与仪器

本实验所使用的主要原料包括：含氢硅油、烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、甲基丙烯酸十二烷基酯、氯铂酸、甲苯、二甲基硅油、亲水白炭黑；使用的仪器包括：VECTOR-2傅里叶红外光谱仪、B25 型高剪切分散乳化匀质机、NDJ-1型旋转式黏度计。

2.方法

将回流冷凝管、温度计以及机械搅拌器装入200ml的三口烧瓶中，然后加入3g甲基丙烯酸十二烷基酯、10g含氢硅油9.5g甲苯，加热并搅拌，当温度上升至55℃时，滴入3滴氯铂酸催化剂，继续反应；当温度上升至95℃时，边搅拌边滴加烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚和甲基丙烯酸十二烷基酯的混合液，配比为1：1，等完全反应后，除去甲苯低沸点杂质，减压蒸馏，得到无色透明粘稠液体，即合成共改性硅油。通过化学滴定法测定并计算其转化率。

3.性能测试

消泡与抑泡性能测定：通过循环鼓泡仪器对合成的聚硅氧烷消泡剂进行消泡与抑泡测试。将温度设置为80℃后，将300ml的造纸黑液作为起泡液加入柱状玻璃容器中，然后将循环泵打开，将泡沫鼓至900ml，最后加入1.5ml的聚硅氧烷消泡剂，观察并记录其消泡与抑泡时间。

耐高温与耐碱性能的测定：将回流冷凝管、搅拌器以及温度计装入300ml的三口烧瓶中，然后加入0.1ml的聚硅氧烷消泡剂乳液和105ml的十二烷基苯磺酸钠水溶液，并加入1.5g的氢氧化钾，使pH值维持在14，将三口烧瓶放置油浴锅中进行加热，在加热过程中不断搅拌，当温度上升至90℃时，加快搅拌速度，同时观察是否有泡沫产生。

二、结果

1.将合成的聚硅氧烷消泡剂与国内外相同类型的产品进行比较，消泡性能的比较结果见表1。

表1 不同消泡剂的消泡与抑泡时间比较（s）

从表1我们可以得知，在条件相同的情况下，本实验合成的聚硅氧烷消泡剂其消泡和抑泡性能与国外的消泡剂相比较也毫不逊色，与国内消泡剂相比则明显要更好[2]。

2.聚硅氧烷消泡剂的应用性能

由于聚硅氧烷与液相之间存在较大的界面张力，因此，聚硅氧烷需要加入特殊的乳化剂才能乳化。通常情况下，乳化剂包括亲水基团乳化剂和亲油基团乳化剂，属于表面活性剂的范畴，乳化剂分散之后会形成双层电子，双层电子之间存在相互排斥力，通过借助这种排斥力，可以形成较为稳定的消泡剂乳液。对聚硅氧烷消泡剂的物化性能进行测试，见表2。

表2 聚硅氧烷消泡剂的物化性能（%）

三、结论

以含氢硅油和甲基丙烯酸十二烷基酯为主要原料，氯铂酸为催化剂，通过实验合成的聚硅氧烷消泡剂，其最佳优化工艺条件为：时间7小时，温度为95℃，氯铂酸催化剂用量45

μg/g，比例为1：1.1，在此条件下，其反应转化率达到95.56%。

通过采用本实验合成的聚硅氧烷消泡剂，其优化配方为：质量分数为10%的聚硅氧烷，质量分数为15%的硅膏（其中输水白炭黑与二甲基硅油的比例为10：90），质量分数为5%的三元复合乳化剂。合成的聚硅氧烷具有良好的耐高温、耐碱性能和消泡性能，且稳定性能高[3]。

通过表面张力测试，当产物水溶液的质量溶度为0.8g/L时，聚硅氧烷达到临界胶束质量浓度，因此，聚硅氧烷消泡剂的最低表面张力为25.158 mN/m。在消泡与抑泡性能测试中，当乳化剂的使用量占有总体系质量的5%时，聚硅氧烷消泡剂的消泡时间为10秒，抑泡时间为1012秒，聚硅氧烷消泡剂的消泡与抑泡性能均十分良好[4]。

参考文献：

[1]王敏，郭睿，刘龙伟.一种聚硅氧烷消泡剂的合成与应用研究[J].日用化学工业，2014，02（05）：03-04.

[2]王二蒙，解传梅，曾少华.各种不同消泡剂对土霉素产生菌――龟裂链霉菌细胞形态的影响[J].国外医药.抗生素分册，2013，68（03）：87-88.

[3]邬继荣，吴连斌，罗蒙贤.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），2013，84（04）：74-75.

[4]李荣，张洪武，高洁莹.有机硅消泡剂的制备及性能[J].河南师范大学学报（自然科学版），2012，68（04）：77-78.

作者简介：田蕾（1982―），女，吉林省白城市人，工作单位：吉林省石油化工设计研究院，职务：工程师。