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气泡在我们生活中是一种常见的现象,但是大量的气泡聚集并连续分布在液体中时就形成了泡沫。大量的泡沫存在于生活和生产中,不仅影响了工作的正常进行,还会对环境造成一定的污染,所以泡沫是一件非常必要的工作。
通常情况下,为了能够快速实现消泡,大多数企业会添加消泡剂进行消泡,不过消泡剂的种类较多,所以我就以有机硅消泡剂为例给大家介绍一下有机硅消泡剂的消泡过程及原理。
有机硅消泡剂如何实现消泡过程?原理是什么?
将有机硅消泡剂添加到发泡体系中之后,可快速分散其中,而表面活性剂分子在气泡表面定向排列,当有机硅消泡剂达到一定浓度时,表面活性剂分子足够多的时候,就会在气泡壁形成一层薄膜,并降低其表面张力,从而增加了气液接触面,终使形成的气泡不易合并而破裂。
由于暴露在空气中的气泡膜具有双分子膜结构,想要泡沫,就要破坏和抑制气液间薄膜的形成,因此所添加的有机硅消泡剂必须能在溶液表面快速铺展,进入泡沫的双分子定向膜,破坏膜的力学平衡,从而达到消泡目的。
对于一般的有机化合物,它们的铺展系数很小,在化学性能上也是惰性的,所以单纯的硅油是不能作为消泡剂的,但是将其乳化后形成有机硅消泡剂,就能在溶液表面快速铺展,并且使用较少的量就能到达很多好的消泡效果。
消泡剂的消破剂机理2.1 泡沫成因
泡沫的产生是在机械力作用下,使不溶性气体进入到液体中,并被液体相互隔离成非均匀体系,从而形成大量气-液界面的结果。因为气相的密度〈液相的密度〈固相的密度,所以就会有气相随着浮力的作用下向液面移动的现象,产生两相泡沫或三相泡沫。起泡液几乎都是溶液,纯净液体一般不起泡。如果把液体搅拌时,液体表面产生一层较稳定的液膜,这时气体无法一直向外逃逸,产生的气泡聚集就会成为泡沫,这种被隔离的气泡聚集物就是俗称的泡沫。泡沫的稳定与液相的粘度大小、表面弹性作用、表面流变性都会有很大的因素,一般很难得到稳定并持久的泡沫。
2.2 消泡剂的消泡机理
在混凝土中添加消泡剂,能够防止混凝土拌合物中气泡产生或使原有气泡减少。实验中所加入的消泡剂是一种表面活性剂,可降低液相的表面张力,润湿角减小到一定程度时,气泡即脱离固体表面的吸附而逸出或破灭,所以加入消泡剂能在一定程度上混凝土中的的气泡,有效防止或混凝土产生表面的蜂窝、麻面,使混凝土的表面具有较高的平整度和光泽度,表层性能等得到改善。
消泡的涵义主要有两方面,一是“破泡”,即已产生的泡沫;二是“抑泡”,即阻止泡沫的再生。性能优异的消泡剂往往同时兼具优良的破泡及抑泡能力。
虽然消泡剂的使用由来已久,但对不同消泡体系需要不同类型的消泡剂,并且因化学结构和性质不同,消泡剂的作用机理至今仍莫衷一是。普遍被人们所接受的消泡剂机理,有以下3种:
(1)罗斯假说
将消泡剂添加到起泡体系,消泡剂分子就会靠近到泡沫。首先消泡剂附着在泡沫液膜上开始侵入,逐渐在泡膜上扩展开来,使得泡膜局部厚道骤减,终导致气泡合并或破灭。罗斯曾经明确的说过:没有任何一种消泡机理能涵盖所有的消泡现象,各式各样、纷繁错杂的消泡剂,可以对应着多种消泡机理。
(2)疏水固体颗粒的消泡机理
起泡液中添加疏水固体颗粒后,疏水颗粒会立即吸附起泡液中表面活性剂的亲水端,使得疏水颗粒的外层变为表面活性剂的亲水端,具有亲水性,进入水相,疏水固体颗粒大量吸附起泡体系的表面活性剂,使得起泡液中表面活性剂的浓度骤降,致使泡沫破裂。这种消泡机理不能解释其他消泡剂的作用机理,过于片面。
(3)聚醚改性硅油的消泡机理
对聚醚改性硅油作为消泡剂的消泡过程解释,为完备的消泡机理有:“桥连-拉伸”机理、“桥连-排湿”机理两种。桥连-拉伸”机理基于硅油独特的低表面张力极易铺展的特点,指出消泡剂液滴能够产生不同程度的变形,但该机理难以说明硅膏与纯硅油区别;“桥连-排湿”机理基于硅油的亲油性,能够说明低粘度聚醚改性硅油的作用原理。
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