[摘要]简述纺织印染消泡剂研制和客服方面的一些体会,包括纺织印染用消泡剂研制的经验,性能测试的多种方 法,纺织印染行业如何选用消泡剂等。
关键词:消泡剂;纺织印染;研制;性能;测试;选用
1 引言
由于纺织染整助剂的大量使用,纺织染整在湿加工过程中,有大量泡沫产生,使生产操作不便,生 产能力降低,产品质量下降,给正常操作带来困难。因此,纺织染整行业要消除有害泡沫。事实证明, 使用消泡剂消除有害泡沫,是纺织染整行业最有效和最经济的方法。
以下是我们在纺织印染用消泡剂研制和客服方面的一些体会,包括纺织印染用消泡剂研制的经验, 性能测试的多种方法,如何选用纺织印染用消泡剂等。
2 纺织印染用消泡剂研制
2.1 纺织印染对消泡剂的要求
对消泡剂性能的要求最应该得到关注。作为直接使用者纺织印染厂,看重消泡剂的使用性能,通过 上机试用确认产品质量,要求消泡剂:粘稠度不宜过高、便于使用、便于控制添加量、成本经济,消泡 迅速且抑泡持久,分散性好、不漂油、无硅斑,安全无毒、符合环保要求。印染助剂公司,自产多种助 剂产品,重在配套,要求消泡剂:产品浓稠、便于稀释和复配,产品有较长的保质期,产品具有高的性 价比,解决与助剂的复配、提供技术支持。染化料的贸易商,多有成熟用户,要求消泡剂:产品具有高 的性价比,产品质量稳定,提供技术支持。
实践证实,纺织印染用消泡剂应具有:消泡迅速和抑泡持久,具有高的性价比;分散性好、耐高温、 耐酸碱、耐电解质、耐剪切,与各种染化料配伍性能好,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;提供及时有效的技术支持。为了能提供理想的纺织 印染用消泡剂,满足纺织印染行业对消泡剂的要求,国内外研究者和制造商都在不懈地工作。
2.2 纺织印染消泡剂的研制
消泡剂品种较多,通常分为硅系和非硅系两类。
2.2.1 非硅系消泡剂:多是单一成分,如异辛醇、皂片、磷酸三丁酯、煤油和聚醚等。也可以将几种成分 进行复配,提高功效。利用脂肪酸及酯等乳化剂将脂肪醇类、脂肪酸酰胺、聚醚和矿物油等复配乳化制 成水乳液,也是普遍使用的消泡剂。
2.2.2 硅系消泡剂:我们将有机硅乳液型消泡剂按乳化体系和加工方法不同分为:1) 以硅油和食品级乳化 剂为主的乳化体系,按逆相加工方法生产的消泡剂称为 S 系列消泡剂。2) 以改性聚醚、硅油和食品级乳 化剂为主的乳化体系,按逆相加工方法生产的消泡剂称为 T 系列消泡剂。3) 以聚醚改性硅油为主的乳化 体系,按逆相加工方法生产的消泡剂称为 X/C 系列消泡剂。
以二甲基硅油,特定二氧化硅为主要消泡成分,以多种非离子表面活性剂为乳化剂,根据消泡机理、 复配原理及乳化技术,对二甲基硅油和特定二氧化硅配比、乳化剂复配、增稠剂用量、加料顺序等对产 品性能的影响进行研究,确定复配的最佳工艺条件,研制的消泡剂具有良好的耐高温、消泡性、抑泡性 和稳定性,且所用设备、生产工艺简单。
所用原料有:二甲基硅油、液体烃油、聚醚改性硅油、二氧化硅、特定二氧化硅、乳化剂、Span-60、 Tween-60、Span-8O、Tween-80、聚乙烯醇、十六醇、十八醇、纤维素和海藻酸钠等市售产品。 有机硅乳液型消泡剂制造过程分 3 步:
第一步,硅膏的制备。将一定量粘度不同的聚二甲基硅氧烷 (以下简称硅油)、活化后的二氧化硅、 改性剂和催化剂在 120 ~ 210℃搅拌反应 2 ~ 4h,冷却后即得主消泡成分复配物硅膏。加入乳化剂溶在 油相中,加热搅拌均匀,即得自乳化消泡剂复配物。
主消泡成分聚硅氧烷、二氧化硅、改性剂和催化剂等的选择和配比的确定,是有机硅乳液型消泡剂 性能高低的关键。
第二步,初乳液的制备。乳化剂溶在油相中,增稠剂溶在水中,采用水加入油中转相法,控制乳化 温度、时间、搅拌速度进行初乳化,冷却后即得初乳液。
采用乳化剂溶在油相中,把水相加入油相的加料次序,可得到颗粒均匀、质量稳定的乳状液。 聚硅氧烷难以乳化,故乳化剂的正确选择是乳化的关键。Span 类和 Tween 类表面活性剂与被乳化物 二甲基硅油的化学结构相似,两者复配效果好。
第三步,复配操作。搅拌下,加入消泡、抑泡增效剂和增稠剂水溶液,防腐剂于初乳液中,用高剪 切乳化机乳化一定时间即得产品。
常选用的增稠剂有聚乙烯醇、羧甲基纤维素、海藻酸钠、羟基纤维素和丙烯酸类聚合物等,各有优 缺点,要针对不同的乳化体系和应用环境选用。
目前有机硅乳液型消泡剂研制的几个技术难点是:破泡迅速、抑泡持久的硅膏的开发;低泡、无泡 乳化体系,尤其是改性硅醚乳化剂的设计、合成和选用;乳液粒径和稳定性控制;耐高温、耐强碱、易 分散乳液体系的开发等。
3 纺织印染消泡剂性能测试
目前纺织印染消泡剂性能测试,国内外都没有统一的标准,即无国标,也无行标,都是各企业自定 的企标。纺织印染消泡剂性能测试方法,是消泡剂研制者、助剂公司和工厂使用者共同关注的焦点,作 为企业组织生产、销售和检验的依据,行业共识的标准有待形成。以下介绍的纺织印染消泡剂性能测试 方法,望能对行业内助剂产品的标准化,起一定的推动作用。
3.1 纺织印染消泡剂技术要求
3.1.1 外观:液体消泡剂为白色至微黄色均匀乳状液体。粉状固体消泡剂为具有一定流动性的粉状体。
3.1.2 理化指标:纺织印染消泡剂的理化指标应符合表 1 的要求。
3.2 试验方法
3.2.1 外观:目测。
3.2.2 pH 值测定: 称取 1g 试样(准确至 0.1mg)于 100mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,按 GB/T6368 的规定进行 pH 值的测量。
3.2.3 离心稳定性:将消泡剂在 3000r/min 的离心机上离心分离 30min,观察其分层情况
3.2.4 稳定性:将 2g 消泡剂样品放入小试管中用水稀释 10 倍,浸入沸水中受热 lh,测其热稳定性。
3.2.5 不挥发物含量:称取约 2g(精确到 0.1mg)试样于洁净恒重 W0的蒸发皿中,置于 105(±2)℃烘箱中干燥 3h 后取出,放入干燥器中冷却 30min 后称量 W2。W2—W0不挥发物含量 X % = *100W 1 —W 0 式中 W 0 ——玻璃蒸发皿重量,W 1 —试样和玻璃蒸发皿烘焙前重量,W 2 —试样和玻璃蒸发皿烘焙后 重量,两次平行测定之差应≤0.5%,取两个平行测定的平均值为试验结果。 烘干法适用于大多数消泡剂,但也有一些例外。有时不挥发物含量,也称含固量,其实这两者是不 同的,与有效物含量也不能等同。至于有的工厂采用糖量仪,来检测含固量就更没有科学道理了。糖量 仪测定的是折光率,对应一种物质或质量稳定的助剂产品,其在糖量仪上的读数是一定的,用来鉴定产 品,或测定产品的质量稳定性,是可以采用的。
3.2.6 消泡抑泡性能:目前国内纺织行业实验室常采用的消泡性能检测方法有震荡摇瓶法、通气鼓泡法、 Ross-Mile 法和洗衣机法等。消泡性能可采用消泡效率、消泡时间和消泡半衰期等表示,针对发泡体系而 绘制的消泡性能曲线更加形象具体。
1) 震荡摇瓶法测定。室温下,在 100mL 的具塞量筒中加入一定浓度的被测发泡体系水溶液(如 1% 的十二烷基苯磺酸钠溶液)20mL,振荡 30 次之后加入一定量的消泡液,同时启动秒表,记录起始泡沫 体积 V 0 ,泡沫体积减少一半的时间(即消泡半衰期)和 300s 后的泡沫体积 V 1 ,并记录泡沫完全消失时 所需的时间。 当发泡液泡沫不在明显减少或首次振荡 45min. 后,再次将塞量筒振荡 30 次,记录即时泡沫体积 V 2 , 并记录泡沫完全消失时所需的时间。 消泡效率= (V 0 —V 1 ) / V0*100% 抑泡效率= (V 0 —V 2 ) / V0*100% 消泡效率高,抑泡效率高,消泡时间短,消泡效果好。随振荡次数增加和消泡剂加入放置时间的增 长,泡沫完全消失所需的时间也越长。
2) 通气鼓泡法:以一定流速的气体通过一玻璃砂滤机,滤板上盛有一定量的测试溶液;气体在通过 滤板后在容器 (刻度量筒) 中形成泡沫。当固定气体的流速,并使用同一仪器时,流动平衡时的泡沫生成 与破坏处于动态平衡,所以此法包括了消泡性和抑泡性两种性质。
如,称取 0.1g 的试样(精确到 0.1mg),加 10ml 水稀释搅匀,即得消泡剂稀释液。称取 1.0g(精确 到 0.1mg)十二烷基苯磺酸钠放入 1000ml 烧杯中,加入 400ml 水小心搅拌至全溶,然后将烧杯放入恒温 水浴锅中,保温至一定温度后,再将鼓泡仪鼓泡头放置于烧杯内的溶液底部,以 2 L/min 鼓气量开始鼓泡。待泡沫至杯口时,快速均匀地加入消泡剂稀释液,同时启动秒表,记录泡沫消至液面的时间,泡沫 再次升到 600ml、800ml、1000ml 和杯口的时间。泡沫消至液面的时间为消泡时间,消泡时间短,消泡效 果好。泡沫再次升到 800ml 的时间作为抑泡时间,时间长,抑泡效率高。 3) Ross-Mile(罗氏)泡沫法:在生产及实验室中,比较方便而且准确地测量泡沫性能的“倾注法”, 也属于搅动法之类,仪器为“罗氏泡沫仪”。
在粗管中装入一定量的试液 (50 毫升),泡沫移液管中也装入 200 毫升试液。外套管中通入恒温水, 使试验在规定温度条件下进行。试验时,使 200 毫升试液自粗管上部自由流下,冲击底部试液后生成泡 沫。将一定量的消泡剂加入规定的起泡液中,采用罗氏泡沫仪,测量起泡液中加消泡剂与不加消泡剂时 产生的泡沫高度。一般以试液流下 5 分钟后的泡沫高度 (毫米) 作为起泡能力的量度;但也常以起始泡沫 高度及泡沫破坏一半 (即泡沫高度为起始高度的一半) 所需的时间表示起泡性及泡沫稳定性。
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