消泡劑在造紙膠乳中的性能評價

劉德明

（安徽鑾威化工科技開發有限公司 馬鞍山市消泡劑工程技術研究中心，安徽 馬鞍山 243000）

1 前言

造紙涂料是涂布紙的重要組成部分，造紙涂料涂布于紙和紙板上可以提高其外觀美感和改善印刷性能。造紙涂料的制備是涂布紙生產中的一個重要步驟，它對涂料的性質和質量有直接的影響，并最終關系到涂布操作和涂布紙的質量。

造紙涂料制備系統由白料制備、膠粘劑制備、化學品添加劑制備、涂料混合、供料等工序組成。在生產涂料時，由于顏料、化學品添加劑及其他助劑的添加，就會產生大量的泡沫[1]。我們一直致力于控制這些影響生產的泡沫的產生，除了在配置過程中加入適量消泡劑外，同時提倡提前控制泡沫的產生，即在膠粘劑生產或灌裝過程中添加消泡劑，以此控制膠粘劑的起泡能力。

2 消泡劑的評價

各種類型的軟特性膠乳，諸如苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-醋酸丁酯和聚乙烯乙酸酯膠乳，均用作造紙涂料的膠粘劑[2]。膠乳的生產主要包括溶液配制、聚合、脫氣、調制及后續工序等。溶液配制主要包括單體混合及引發劑和乳化劑的混合，由于乳化劑的添加會導致泡沫產生，接下來是聚合過程，聚合完成后進入脫氣釜，此時添加消泡劑與脫氣釜的脫氣共同作用起到消泡的效果，接下來進入調節罐調節膠乳的pH等，最后進入成品罐，在灌裝時添加消泡劑來降低下游客戶使用過程中泡沫的產生。

由于泡沫的產生，會給膠乳的生產帶來不便，尤其是在后處理工序，嚴重影響脫氣回收和污水處理，因此泡沫的處理和控制尤為重要。

本文以丁苯膠乳為例來評價消泡劑的性能。丁苯膠乳的生產配方包括：單體（丁二烯、苯乙烯）、介質水、乳化劑、引發體系、調節劑、電解質和終止劑[3]。被評價的消泡劑有XP-530C（脂肪醇+少量有機硅類）、XP-088BL（礦物油類）、外樣A（礦物油類）和外樣B（礦物油+有機硅類）的性能進行測試并比較，其中：XP-530C和XP-088BL為我公司生產的消泡劑；外樣A和外樣B為進口消泡劑。

2.1 實驗用起泡介質的配制

儀器：具塞量筒（200 mL）、秒表。

試劑：壬基酚聚氧乙烯（10）醚，工業級；十二烷基苯磺酸鈉，工業級，有效含量30%；丁苯膠乳，江蘇某公司提供，冷法生產。

按照參考文獻[4]5.5.3.1的步驟配制實驗用起泡介質（起泡液）：稱取約5 g（精確至0.001 g）壬基酚聚氧乙烯（10）醚和約5 g（精確至0.001 g）十二烷基苯磺酸鈉溶于990 mL水中，混合后攪拌至均勻透明狀液體。

2.2 消泡劑的消泡性能測試

消泡劑的消泡性能測試按照參考文獻[4]5.5.4的步驟進行：用具塞量筒量取（50±0.5）mL實驗用起泡介質 ，恒溫至25℃，加入約0.2 g（精確到0.001 g）消泡劑，蓋上瓶塞，以2次/s的頻率、30～35 cm的擺幅分別上下搖動量筒10次、100次，靜置并用秒表開始計時，記錄泡沫消至液面出現所用時間，單位為s。所用時間越短，證明消泡效果越好，測試結果（消泡時間）見表1。

表1 4種消泡劑的消泡性能對比

由表1可知，4種消泡劑的消泡時間順序為：XP-088BL＜XP-530C＜外樣 A＜外樣 B，因此消泡劑的消泡性能的結果為：XP-088BL優于 XP-530C、XP-530C優于外樣A，外樣A優于外樣B。

2.3 消泡劑的抑泡性能測試

消泡劑的抑泡性能測試按照參考文獻[4]5.6的步驟進行，開啟潤滑油（消泡劑）泡沫特性測定儀（應符合GB/T 12579的要求）的流量泵，開始測試，記錄氣鼓30 min的泡沫體積（mL），以氣鼓30 min的泡沫體積來表示抑泡性能的結果。泡沫體積越小，證明抑泡效果越好，測試結果見表2。

表2 4種消泡劑的抑泡性能對比

由表2可知，4種消泡劑產生的泡沫體積的順序為：XP-088BL＜XP-530C＜外樣 A＜外樣 B，因此消泡劑的抑泡性能的結果為：XP-088BL優于XP-530C、XP-530C優于外樣A，外樣A優于外樣B。

2.4 消泡劑的相容性測試

消泡劑的相容性測試按照參考文獻[1]1.3.2的步驟進行，在江蘇某公司提供的100 g丁苯膠乳（冷法生產）中，分別加入0.2 g XP-530C、XP-088BL、外樣A和外樣B，用75 μm濕膜制備器在玻璃上涂膜，來評價消泡劑的相容性、涂膜光澤等，如果涂膜越平整且針孔數量越少，證明消泡劑的相容性越好，反之，則證明消泡劑的相容性越差，測試結果見表3。

表3 4種消泡劑的相容性對比

由表3可知，消泡劑的相容性的結果為：XP-088BL優于XP-530C、XP-530C優于外樣A，外樣A優于外樣B。

2.5 消泡劑的貯存穩定性測試

加入消泡劑的起泡介質靜置貯存一段時間后，消泡劑的性能效果會有一定程度的衰減，因此起泡介質內部的泡沫會增多，從而導致密度變小，同時液面會有析出物出現。在江蘇某公司提供的200 g丁苯膠乳（冷法生產）中，分別加入 0.3 g XP-530C、XP-088BL、外樣A和外樣B，并將其恒溫至25℃，此時使用密度計分別測試其密度，以此密度為基準密度；然后將其恒溫（25℃）靜置貯存30天，分別測試它們貯存后的密度，并觀察丁苯膠乳液面的析出物的多少，如果密度變小越多且析出物越多，說明消泡劑的貯存穩定性越差，反之，證明消泡劑的貯存穩定性越好，測試結果見表4。

由表4可知，消泡劑貯存穩定性的結果為：XP-088BL和XP-530C相同，并均優于外樣A，外樣A優于外樣B。

3 結論

通過上述2.2、2.3、2.4和2.5的相關實驗，可以從不同方面評價并判斷消泡劑的各項性能，得出的實驗結果與產品實際應用的效果相一致。因此，上述4種測試方法為膠乳膠粘劑行業消泡劑的選用和選型提供了可靠的數據和指導，得到了用戶的廣泛好評。

表4 4種消泡劑的貯存穩定性對比