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1、材料与方法
1.1主要原料与仪器
Tween20,MOA一4,Span80,石蜡,十二碳醇,十八碳醇,十二烷基苯磺酸钠,聚醚(L61、MPE)。以上原料均为分析纯;实验室用水均为蒸馏水。
WMZK一01温度指示控制仪,上海医用仪表厂;
JJ—l精密增力电动搅拌器,上海浦东物理光学仪器厂。
1.2实验方法
1.2.1复配消泡剂的制备
将聚醚、混合高级脂肪醇、石蜡、乳化剂、助乳化剂混和,并搅拌升温至80℃,使乳化剂、高级脂肪醇完全溶解。缓慢加入1/3计量的80。C的蒸馏水,由慢到快进行搅拌乳化,充分搅拌均匀后,加入剩余热水,60。C左右转相为水包油型乳液。冷却至室温,即可得聚醚/高级脂肪醇复合消泡剂。
1.2.2消泡性能的测定方法
将样品平均分成三份,分别放在5℃、室温、45℃条件下静置,每隔4天测定其消泡性。在100mL带塞量筒中加入20mL的0.5%十二烷基苯磺酸钠(SDS),振荡起泡至80mL,加入2滴10%的消泡剂水溶液,并同时启动秒表,测泡沫消除所需时间。静置的样品消泡性测定直至乳液出现分层现象为止。
2、结果与讨论
2.1不同聚醚及其用量对消泡剂性能的影响
2。1.1不同聚醚对消泡剂性能的影响
在室温条件下,不同质量分数聚醚L61、MPE对消泡时间的影响分别见图l、图2。结果表明:随着L61、MPE质量分数的增加,消泡时间都先急剧减小直至趋于稳定。这是因为聚醚本身具有较强的消泡能力;图l同图2比较可见,L6i的消泡性明显优于MPE。这是因为丙二醇嵌段聚醚(L61)是由聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段聚合物组成,相较于甘油聚醚(MPE)具有更强的分散和渗透能力,从而消泡性能较好。故选取聚醚LSl进行复配。
2.1.2聚醚L61用量对消泡剂性能的影响
由图l可见,当聚醚LSl的质量分数从10%增加到12%时,消泡时间相差不大。选取聚醚L6l的质量分数为10%、12%所制得的消泡剂进行静置过程中的消泡时问测定,结果分别见图3、图4。
图3、图4表明。L6l质量分数为10%所制备的乳液消泡剂在静置过程中的消泡时间变化比较平缓,而LSl质量分数为12%所制备的乳液消泡剂在45℃条件下静置16天后出现分层。这是因为温度对乳液的稳定性有着较大的影响。在高温静置时,一方面加大了乳化剂在水相中的溶解度,从而使界面上吸附的乳化剂部分脱落下来,导致界面膜强度的降低;另一方面降低了连续相中乳化稳定剂的粘度,增大了分散相粒子的扩散系数,从而导致碰撞频率加大。此外,高温加剧了粒子的布朗运动,使得碰撞更为频繁,而界面膜强度的降低又使油水界面更易于被破坏,因而分散相粒子将聚结形成更大的粒子,这种聚结过程不断的继续下去,就导致了乳液分层。故综合考虑消泡性和稳定性,得出L61的质量分数为10%时效果最佳。
2.2混合高级脂肪醇用量对消泡剂性能的影响
在室温条件下,不同质量分数高级脂肪醇用量对消泡时间的影响见图5。
由图5可知,当混合高级脂肪醇的质量分数从4%增加到8%,乳液消泡剂的消泡时间急剧减小,再增加其质量分数消泡时间不降反升。分析可能是随着混合高级脂肪醇质量分数的增加。十二醇的用量增多的原因,这是由于十二醇量多时,表面膜强度将增强,泡沫不易破裂所致。选取高级脂肪醇的质量分数为6%、8%所制备的乳液消泡剂进行静置过程中的消泡性测定,结果分别见图6、图7。
图6、图7表明,高级脂肪醇的质量分数不论是6%、8%,在5℃、室温、45"t2下静置稳定性都较好,消泡时间相对较平缓。将图6、图7进行比较发现,高级脂肪醇的质量分数为8%时消泡性明显优于质量分数为6%所制消泡剂。这是由于高级脂肪醇本身就具有一定的消泡性,适当增加其用量能够提高其消泡性能。
2.3液体石蜡用量对消泡性能的影响
在复配体系中,加液态烃,能降低消泡剂的粘度,提高消泡剂的渗入和扩散能力,使消泡剂易于在泡沫中扩散、有利于消泡剂进入泡沫壁。本文选取液体石蜡作为扩散剂,在室温条件下,不同质量分数的石蜡对消泡时间的影响见图8。
由图8可知,随着石蜡质量分数的增加,消泡剂的消泡性能成线性减小,这是由于石蜡作为烃类物质,铺展系数大,破泡能力强。在复配体系中,能提高消泡剂的渗入和扩散能力,使消泡剂易于渗入泡沫之间,易于扩散至泡沫表面膜层所致;直至石蜡质量分数达15%后消泡时间趋于稳定。选取石蜡质量分数为15%、20%所制备的乳液消泡剂进行静置过程中的消泡性测定,结果见图9、图10。
图9、图10表明,质量分数为15%、20%石蜡所制备的乳液消泡剂在
静置过程中的消泡时间变化都较平缓,消泡时间相差不大。质量分数
为20%的石蜡所制备的乳液消泡剂在45%静置过程中,8天后出现分
层,稳定性相对较差。分析其原因,可能是液体石蜡属油状液体,当其用量很大时,乳化剂不能很好地将其乳化,静置易分层。综合考虑稳定性和消泡性,石蜡的质量分数为15%时效果最佳。
3、结论
1)将10%的聚醚L61、8%的混合高级脂肪醇和作为扩散剂的15%液体石蜡复合相应的乳化剂和助乳化剂复配,所制备的高级脂肪醇类消泡剂不论在高温、低温还是室温下都具有较好的稳定性和消泡性。这对于乳液型高级脂肪醇类消泡剂在国内造纸行业的推广具有显著的实用意义。
2)表面活性剂的种类和质量对乳状消泡剂的消泡性和稳定性有着很大的影响。要得到稳定的乳液消泡剂不仅要选择适宜的表面活性剂,而且所加入的量也要恰当,过低或过高都会导致乳液在静置过程中的不稳定。