消泡剂

消泡剂是指能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成，或使原有泡沫减少或消灭的物质。造纸过程中，由于不合理施胶、洗涤不良的纸浆、酸性系统中使用碱性填料、添加各种添加剂等原因均会在造纸湿部系统积聚泡沫，造成抄出的纸上形成泡沫点透帘等。可根据具体情况，在造纸生产工序中加入各类消泡剂。早期使用的消泡剂有煤油、石蜡油等烃油，磺化油、油酸钠、辛醇等。近来使用较广的消泡剂的有效组分有有机硅类、聚醚型表面活性剂、脂肪酰胺型表面活性剂等。消泡剂又可分为油基型和水基型消泡剂，其有效活性组分大体是相同的，水基型消泡剂的优点在于它对其他各种添加剂的影响极微，不会产生在循环中的蓄积，避免了树脂障碍的发生，因而成为发展的方向。

消泡剂能削弱矿化泡沫的稳定性，从而消除过多泡沫对分选效果和泡沫输送的有害影响。某些无机盐和高级脂肪醇或高级脂肪酸、酯、烃类均有消泡作用。消泡剂的消泡作用机理尚不够清楚。因此，选择消泡剂多以泡沫溶液的性质和试验效果作为根据。消泡剂的效用常是有针对性的，不同特性的泡沫必须使用某类的药剂，才会有效。大多数消泡剂是不溶于水的，且多数以乳化剂形式使用。常用的消泡剂有：活性炭、疏水性石英粉、硅酸铝粉、水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、有机硅氧烷、二甲基硅氧烷聚合物、植物油、动物油、蓖麻油、2-乙基己醇、二异丁基甲醇、脂肪酸金属皂、脂肪酸酯(例如Spans，司潘)、乳酸烷基酯、磺化妥尔油、磺化油、聚酰胺类、聚醚类、聚烷氧化的聚合物、聚环氧丙烷聚胺类、羧酸-N-烷基酰胺、聚丁烯消泡剂、高分子量的聚乙二醇等。

消泡的方法通常有两大类，即物理方法和化学方法。物理消泡法就是改变产生泡沫的条件，而泡沫溶液的化学成分仍然保持不变。化学消泡法是在泡沫中加入化学药品，使之与起泡剂发生化学变化，以达到消泡的目的。例如对以脂肪酸钠为起泡剂的泡沫，可以加入酸或钙、镁盐类，使之产生不溶性的脂肪酸或脂肪酸钙、镁皂，消除其起泡作用，使泡沫破灭。在工业生产上对消泡剂的要求是用量少、效率高、而且消泡迅速。物理消泡剂表面张力应小于成泡剂的表面张力，在油墨中很少溶解，表面的铺展性好，且不足以形成坚固的膜。消泡剂也视油墨性质而异，如水性油墨常采用正辛酯及丙三醇；非水性油墨则采用磷酸三丁酯。聚二甲基硅氧烷 (相对分子质量为1200～2700)对两类油墨都有效，成为油墨中应用最广的消泡剂。消泡剂的用量要严格控制，尤其是硅油类消泡剂，一般为油墨的3%。油墨消泡剂包括硅系和非硅系，前者用途广泛。硅系消泡剂虽然有较好的效果，但过量使用会导致油墨的粘着不良。
许多油墨在网印中，承印物墨层表面出现小气孔，如果油墨干燥速度快，墨层表面凹凸不平的现象特别严重，造成印刷品质量下降，解决办法，就是在油墨中加入少量消泡剂，加入量为油墨质量的0.3%～1%均可，加得太多会影响墨层的附着力，因此绝对不能作为稀释剂来应用。
可用作消泡剂的物质很多，有油型、溶液型、乳液型、粉末型和复合型。可分为以下几大类：
(1) 油脂类： 如蓖麻油、亚麻油、矿物油、动物油等；
(2) 脂肪酸类：如硬脂酸、油酸、棕榈酸、辛酸、癸酸、月桂酸等；
(3) 酯类：如硬脂酸酯、磷酸酯、磺酸酯等；
(4) 醇类：3-庚醇、2-乙基己醇、聚氧乙烯醇、聚丙二醇等；
(5) 醚类：如3-庚基溶纤剂、壬基溶纤剂-3-庚基卡必醇，脂肪醇聚乙二醇醚；
(6) 胺类：如二戊胺、硬脂胺、油胺等；
(7) 酰胺类：如聚酰胺、12-羟基硬脂基-牛脂酰胺、N，N′-硬脂酰乙二胺、脂肪酸二酰 胺、双十八酰基哌啶等；
(8) 金属皂类：如硬脂酸铝、硬脂酸钙、油酸钾、油酸钙等；
(9) 聚硅氧烷类：如二甲基聚硅氧烷、硅酮、 氟硅氧烷、甲基聚硅氧烷-聚氧乙烯嵌段聚合物等；
(10) 有机极性化合物类：如聚丙二醇、聚丙二醇与环氧乙烷的加成物等；
(11) 环氧化合物：环氧乙烷因水溶性较大，不适宜用作消泡剂，但环氧丙烷的齐聚物可用作蛋白胶消泡剂；
(12) 其他类：如硫酸亚铁、铝矾土、三氟三氯丙烷、滑石粉、二氧化硅及硅酸盐溶胶、妥尔油混合物、有机磷化合物及缩醛等。消泡剂的应用十分广泛，如食品工业、造纸工业、水处理、采油工业、印染工业、涂料工业、 洗涤剂工业、橡胶胶乳工业、气溶胶工业、日化工业、医药工业、奶制品工业等。
例如，当润滑油与空气接触且被其吹动时，常在油中形成微小的气泡而难于消失。这样，对轴承齿轮的供油，有时发生润滑不良和故障，还可使润滑油体积增大从贮油箱中溢出。运行中的油，由于含有气泡可使动力的传递发生剧变。新鲜的油，随着使用时间的增长亦常发泡。如在油中加入0.001～0.0001%难溶性的二甲基硅氧烷有时可使发泡断然停止，故此物常用对透平油、齿轮油等作为消泡剂使用。
消泡剂大多数是表面活性剂，应具备下列性质：
(1) 消泡剂能借直接化学反应形成不能稳定泡沫的产物，来降低泡沫稳定剂的效力。一种比水密度小并且不溶于水的非极性溶剂，将会散布在水面上，形成新的表面，而导致泡沫的破坏。这些溶剂仅仅对表面泡沫有效，而对于分散泡沫则无效。
(2) 泡沫形成体可以被其它偶合的表面活性剂来代替，也可以用极性溶剂如酒精等将其从气泡壁上除去。
(3) 降低泡沫稳定性可以通过增加表面张力、降低表面粘度或减少氢键的办法来完成。
(4) 消泡剂可以含有能形成局部薄弱点或低表面张力点的憎水固体。有薄弱点的泡沫气泡，很容易破裂。建筑涂料特别是水性涂料，在生产过程中极易产生气泡，涂料的泡沫不仅给生产和施工 带来麻烦，而且会使涂料的质量受到影响，因此必须使用消泡剂来抑制泡沫的产生和消除泡沫。消泡剂在涂料中的使用量不大，但它专用性强，可用作消泡剂的物质则较多。

图1为组成消泡剂的主要物质
水性涂料用消泡剂有在水中难溶的矿物油、萜烯油、脂肪酸低级醇酯、高级醇、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属皂、高级脂肪酸甘油酯、高级脂肪酸酰胺、高级脂肪酸和多乙烯多胺的衍生物、聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇与环氧乙烷的加聚物、乙二醇、有机磷酸酯、有机硅树脂、 改性有机硅树脂、二氧化硅与有机硅树脂配合物等。溶剂型涂料用消泡剂多为有机溶剂中难溶的低级醇、高级脂肪酸金属皂、低级烷基磷酸酯、有机硅树脂、改性有机硅树脂等。在使用有机硅树脂作消泡剂时，为防止缩孔或陷穴的产生，多采用改性的或乳化的有机硅树脂。
常用的消泡剂有磷酸三丁酯等品种，其特点见表2-23。我国水性涂料近几年来发展很快，故专用的消泡剂其研究也有了一定的发展，性能较好的品种有SPA-102、SPA-202、201甲基硅油等。国外消泡剂的品种较多，其主要产品：日San Nopco公司Foamaster AP、Foamaster VL、NOPCO 8034、NOPCO 8034-L、SN-Defoamer 113、SN-Defoamer 154、SN-Defoamer 414、SN-Defoamer 456、NOPCO DF-122-NS、NOPCO NX2 A消泡剂、有机溶剂型涂料用消泡剂、水性涂料用消泡剂(德国BYK化学公司) 、Bevaloid 消泡剂(英国Bevaloid Ltd公司) 。
消泡剂在使用时，一方面要特别注意掺入量，其掺量一般以能消除泡沫为准，另一方面要分散均匀。这两个方面如控制不好都会使涂料产生缩孔、缩边、花脸等现象，严重影响涂料的质量和装饰效果，同时也可能造成涂料的涂刷性差、再涂性差等问题。食品中的油性和水性气泡对食品加工往往产生不利的影响，必须消除或抑制，例如油炸食物、豆腐制作、食品乳化、发酵、蒸煮、饮料制 作时均会产生大量气泡，这些气泡既影响操作，也影响制品质量。为了抑制、减少或消除这些气泡，往往加入消泡剂。由于是食品，这种消泡剂必须对人体是绝对安全的，并且不改变食品风味。这种消泡剂多为有机硅树脂，由于硅树脂对生理无活性反应；其他还有高级脂肪酸如癸酸、月桂酸、油酸、肉豆蔻酸、辛酸、棕榈酸等，以及某些食品表面活性剂也可用作消泡剂，单、双甘 油酯虽然是乳化剂，但对豆浆的消泡效果十分明显，有时为了增加效果，也可制成复配型的消泡剂，例如用硅树脂、山梨糖醇酐脂肪酸酯、单脂肪酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯等组成消泡剂；在某些场合，也有加入少量磷酸三钙及碳酸钙者。我国GB2760—1996规定可用作食品消泡剂者有6种：乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚(PPE)、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚(BAPE)、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚。
食品用消泡剂是一类能降低水溶液或悬浮液的表面涨力，从而抑制泡沫形成或使原有泡沫减少或消灭，使操作能顺利进行的食品加工助剂，食品加工助剂和一般食品添加剂不同，只是为了改善食品加工条件，和食品本身的性能无关，一般应在制成最终成品前除去，并规定在食品中的残留极限。食品消泡剂和其他食品加工助剂一样，虽不影响食品本身的性质，然在使用时与食品密切接触，因而其质量要求必须和一般食品添加剂一样严格，也属于食品添加剂范畴。
消泡剂分为二类，一类能消除已产生的气泡，主要是挥发性小、扩散能力强的各种高碳脂肪酸如辛酸、油酸、月桂酸、 肉豆蔻酸等。这些天然脂肪酸均无毒，属于一般公认为安全的产品(GRAS)。我国规定癸酸、辛酸等用作食用香料，主要用于乳品、 朗姆酒、白兰地等，另一种能抑制气泡的形成，主要有乳化硅油、聚二甲基硅醚等含硅化合物。含硅消泡剂的化学稳定性好，效果佳，使用面广。我国规定用乳化硅油作为味精发酵时的消泡剂，其最大使用量为0.2g/kg。高碳醇脂肪酸复合物(DSA-5)用作制糖工艺、酿造工艺、豆制品工艺的消泡剂，其最大使用量分别为3.0、1.0、1.5g/kg。此外单甘油酯和双甘油酯对豆浆的消泡效果十分有效，用于配制各种复配型的豆腐消泡剂。固体消泡剂，其由50～90％的载体、5～20％的消泡活性物、0.5～4％的乳化剂、1～30％的结构剂和5～15％的水组成。制备这种固体消泡剂的方法为：①在一个混合器中加入消泡活性物、乳化剂和结构剂，充分混合，得到混合物A；②将有机载体加入到混合物A中搅拌均匀，得到混合物B；③向混合物B中加入去离子水搅拌均匀，得到混合物C；④将混合物C通过造粒机造粒，然后，将得到的颗粒通过干燥器烘干，即得到固体消泡剂。本发明的固体消泡剂具有优良的消抑泡性能和抗衰减性能，能应用于日化和工业清洗等行业。用于塑料、造纸、印染、油田泥浆消泡、污水处理等