Els defoamers de silicona són productes desfoamants molt eficaços i àmpliament utilitzats en diversos camps industrials . La seva composició química única els proporciona excel·lents propietats defoaming i antifoaming . analitzarà detalladament els components principals dels defoamers de silicona i el seu mecanisme d'acció .
One . Ingredients bàsics del defoamer de silicona
1. oli de silicona (polisiloxà)
L’oli de silicona és l’ingredient actiu principal dels defoamers de silicona, normalment representant un 5% -20% de la fórmula . inclou principalment:
Oli de silicona de dimetil (polidimetilsiloxà, PDMS): pes molecular entre 1000-100000, àmplia rang de viscositat (10-100000 cST)
Oli de silicona modificat: com ara oli de silicona hidroxi, oli de silicona amino, oli de silicona modificat per polieter, etc ., utilitzat per millorar la compatibilitat amb sistemes específics
Les molècules d’oli de silicona tenen una cadena lateral i una cadena lateral principal -SI -O- principal, formant una baixa tensió superficial (aproximadament 21mn/m, molt inferior a 72mn/m d’aigua) i baixa polaritat, que és la base de la seva capacitat de difusió .
2. partícules hidrofòbiques
Com a representant aproximadament un 5% -15% de la fórmula, els tipus principals inclouen:
Diòxid de silici (sílice fumed): mida de partícula 10-30 nm, superfície específica 150-300 m²/g
Carbonat de calci hidrofòbic
Pols de politetrafluoroetilè (PTFE)
Sabons metàl·lics (com ara estearat d’alumini, estearat de calci)
These particles are surface treated with silicone oil or organosilane (such as hexamethyldisilazane) and are highly hydrophobic with a contact angle of >90 graus .
3. emulsifier/dispersant
Representant aproximadament un 3% -10% de la fórmula, que s'utilitza per estabilitzar els defoamers d'emulsió:
Superfícies no iòniques: sèries Span/Tween, èters de polioxietilè
Superfícies anioniques: sulfonat de dodecilbenzene de sodi (SDBS)
Tensioactius especials de silicona: com la silicona modificada per polièter
4. portador mitjà
Representa aproximadament un 50% -80% de la fórmula:
Aigua (tipus d'emulsió)
Oli mineral, oli blanc (tipus basat en oli)
Alcohol (com el propilenglicol)
Ester (com el palmitat isopropil)
Dos . ingredients auxiliars
Espessidor (0,1%-2%): carboximetil cel·lulosa (CMC), àcid poliacrílic
Conservant (0,05%-0.3%): isotiazolinona, benzoat de sodi
ajustador de pH: àcid cítric, trietanolamina
Synergist: Alcohol gras superior (com ara octanol), Polyether
Tres . Explicació detallada del mecanisme d'acció
1. Teoria de tres etapes del procés de difoaming
Fase 1: Reconeixement i enfocament de l'escuma
La baixa tensió superficial de l’oli de silicona li permet estendre espontàniament a la superfície de la pel·lícula líquida d’escuma
Les partícules hidrofòbiques s’apropen a la interfície de la bombolla mitjançant la gravetat o el moviment brownià
Fase 2: Penetració de pel·lícules líquides
El complex de partícules d’oli de silicona forma una estructura “pont” a la pel·lícula líquida
Segons l'efecte Marangoni, el gradient de tensió superficial provoca un flux líquid local
Les partícules produeixen un efecte "asimetria d'angle de contacte", destruint l'equilibri mecànic de la pel·lícula líquida
Fase 3: Ruptura d’escuma
Formant punts febles locals (micropores<100nm)
El gas a la bombolla es difon ràpidament pel límit de l’altiplà
Eventualment conduint a la fusió o la ruptura de bombolles
2. Mecanisme molecular de supressió d'escuma
Adsorció competitiva de superfície: Les molècules de silicona ocupen preferentment la interfície de gas-líquid, dificultant la disposició de molècules d'agents d'escuma
Elastitat de la superfície reduïda: la pel·lícula d’oli de silicona redueix el mòdul elàstic Gibbs (es pot reduir a<1mN/m)
Supressió de l'efecte Marangoni: elimina la capacitat de "autocuració" causada pel gradient de tensió superficial
Quatre tipus de fórmules especials .
Tipus autoemulsionant: conté oli de silicona modificat per polièter (com PEOS), que es pot dispersar espontàniament a l’aigua
Tipus de pols: adsorbeix oli de silicona en portadors porosos (com sio₂, la càrrega d’oli pot arribar al 80%)
Grau alimentari: utilitza oli de silicona de grau USP (viscositat 100-1000 CST) i excipients certificats de GRAS
Tipus de temperatura alta: utilitza oli de silicona fenil (resistència a la temperatura> 300 graus) i farcits especials
Cinc factors . que afecten el rendiment
Viscositat d’oli de silicona: la viscositat mitjana (1000-10000 CST) sol ser la millor
Mida de partícula: el millor és 1/10-1/5 del gruix de la pel·lícula d'escuma (normalment 0.1-10 μm)
Valor HLB: ajusteu segons diferents sistemes (la fase d'aigua sol requerir HLB 4-7)
Potencial zeta: el tipus d’emulsió necessita mantenir l’estabilitat de> ± 30 mV
Els defoamers moderns de silicona poden aconseguir una ràpida defoaming (<10 seconds) and long-term antifoaming (>24 hores) a nivells d’addició a nivell PPM controlant amb precisió aquests paràmetres .
