淺析金屬加工用消泡劑

劉德明 屠文浩

1 安徽鑾威化工科技開(kāi)發(fā)有限公司

2 嘉興奧茲化工有限公司

本文就泡沫的產(chǎn)生和泡沫對(duì)金屬加工行業(yè)的影響及危害進(jìn)行了探討，介紹了消泡劑的基本特性、工作原理以及金屬加工用消泡劑的類(lèi)型和應(yīng)用，分析了制約金屬加工用消泡劑發(fā)展的主要問(wèn)題，提出了未來(lái)金屬加工用消泡劑的研發(fā)重點(diǎn)。

泡沫的危害

泡沫是金屬加工生產(chǎn)經(jīng)常遇到的一個(gè)重要且嚴(yán)重的問(wèn)題，其主要存在于金屬加工液、金屬清洗劑、潤(rùn)滑油等的生產(chǎn)和使用過(guò)程中以及廢水處理工藝中。由于大量使用了表面活性劑、油酸或妥爾油等，導(dǎo)致金屬加工液、金屬清洗劑、潤(rùn)滑油等的生產(chǎn)和使用過(guò)程中產(chǎn)生大量泡沫，嚴(yán)重影響其灌裝、使用、廢水排放及金屬或金屬切口的美觀性，因此，解決金屬加工行業(yè)的泡沫問(wèn)題尤為重要。

控制泡沫的方法

泡沫的危害問(wèn)題已經(jīng)被金屬加工行業(yè)認(rèn)識(shí)并日益重視起來(lái)，金屬加工行業(yè)工作者對(duì)控制泡沫的方法也進(jìn)行了研究和探索。

一般來(lái)說(shuō)，金屬加工行業(yè)消除或減輕泡沫的方法有2 類(lèi)：

◇一種方法是研究開(kāi)發(fā)無(wú)泡型產(chǎn)品，通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品配方和工藝來(lái)解決泡沫的產(chǎn)生。此方法給金屬加工行業(yè)工作者研究開(kāi)發(fā)產(chǎn)品提出了非常高的要求，并給企業(yè)增加大量的研發(fā)和優(yōu)化改造工藝的資金投入的負(fù)擔(dān)。

◇另一種方法是化學(xué)除泡法，通過(guò)添加消泡劑來(lái)控制泡沫。此方法不需要企業(yè)增加研發(fā)和優(yōu)化改造工藝的資金投入，不會(huì)改變生產(chǎn)工藝，使用簡(jiǎn)單，便于操作，深受企業(yè)的好評(píng)。

消泡劑的介紹

消泡劑的定義及基本特性

消泡劑是一種消除泡沫或脫除氣泡的功能性助劑。消泡劑具有“不溶于或微溶于起泡介質(zhì)”和“表面張力比起泡介質(zhì)更低”的特性，它在起泡介質(zhì)中是以細(xì)小微粒的形態(tài)分散存在的[1]。

消泡劑的工作原理

消泡劑的工作原理有多種說(shuō)法，較常規(guī)的解釋是由于消泡劑具有低的表面張力和良好的滲透性，其吸附在泡膜表面時(shí)使局部表面張力降低，干擾被消泡物質(zhì)氣液界的表面張力，因泡膜表面張力不均勻而破泡，導(dǎo)致消泡效果。當(dāng)消泡劑加到泡沫介質(zhì)中，消泡粒子分散到泡的表面時(shí)，能有效地降低接觸點(diǎn)的表面張力，在泡外皮引起一個(gè)薄弱點(diǎn)，受力失衡，從而引起泡沫破裂，擠在一起的泡沫由于臨近處泡沫的破裂，引起不穩(wěn)定態(tài)，加快引起連續(xù)破泡的效果，直至最后達(dá)到穩(wěn)定態(tài)。

消泡劑的評(píng)估

消泡劑的評(píng)估一般涉及到消泡性能、抑泡性能、稀釋穩(wěn)定性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、離心穩(wěn)定性、抗剪切性能、相容性等，但不同消泡劑的評(píng)價(jià)重點(diǎn)不同。

消泡劑具有很強(qiáng)的選擇適用性，不具有通用性。不同的行業(yè)不同的工序要選用不同的消泡劑，消泡劑具有多樣性。因此，如何更準(zhǔn)確和更接近生產(chǎn)實(shí)際地評(píng)估消泡劑的性能，是消泡劑制造方和使用方都關(guān)心的問(wèn)題[2]。

金屬加工用消泡劑的類(lèi)型及應(yīng)用

溶劑型消泡劑

溶劑型消泡劑是金屬加工行業(yè)早期所采用的消泡劑，如：動(dòng)物油、植物油、煤油、柴油、石油、磷酸三丁酯等。這類(lèi)消泡劑密度比水低，不溶于起泡介質(zhì)，不能均勻地分散在起泡介質(zhì)中，相容性差，所以此類(lèi)消泡劑消除泡沫或脫除氣泡的功能不能有效發(fā)揮。此類(lèi)消泡劑的工作效率低，金屬表面或切口處容易出現(xiàn)殘留物或油污，會(huì)影響金屬加工液、金屬清洗劑、潤(rùn)滑油等產(chǎn)品的效果，有時(shí)也會(huì)有氣味，影響車(chē)間的環(huán)境，給工人的身體帶來(lái)不良影響。

有機(jī)硅類(lèi)消泡劑

隨著金屬加工行業(yè)的發(fā)展，金屬加工行業(yè)工作者研發(fā)、試制、生產(chǎn)出了新一代的有機(jī)硅類(lèi)消泡劑，此類(lèi)消泡劑在金屬加工行業(yè)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，并逐步取代了溶劑型消泡劑，提高了消泡劑的工作效率，改進(jìn)了金屬加工行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了金屬表面或切口處容易使出現(xiàn)殘留物或油污的現(xiàn)象，降低了環(huán)境污染和對(duì)工人身體的影響。

有機(jī)硅類(lèi)消泡劑是由硅油、乳化劑、增效劑、聚醚等組分通過(guò)乳化的方式來(lái)制備的一種乳液型液體，根據(jù)所用原料和乳化方式的不同，其又分為水包油型和油包水型兩類(lèi)。

有機(jī)硅類(lèi)消泡劑具有良好的相容性，能均勻地分散在起泡介質(zhì)中。有機(jī)硅消泡劑是亞穩(wěn)定體系，所以它受到高溫或暴曬、暴凍、剪切、絮凝等時(shí)，其性能就會(huì)變差，甚至?xí)霈F(xiàn)破乳現(xiàn)象[3]。

有機(jī)硅類(lèi)消泡劑是金屬加工行業(yè)和廢水處理工序使用較多的一類(lèi)消泡劑。

根據(jù)金屬加工行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)得知，有機(jī)硅消泡劑只能用在某些對(duì)消泡劑的相容性要求不高的產(chǎn)品中，比如微乳切削液、半合成切削液、拉絲液；對(duì)相容性要求比較高的全合成切削液、金屬清洗劑和潤(rùn)滑油，就不能使用有機(jī)硅類(lèi)消泡劑。

聚醚類(lèi)消泡劑

隨著金屬加工行業(yè)的發(fā)展，金屬加工行業(yè)工作者從節(jié)能環(huán)保的觀點(diǎn)出發(fā)，大力研發(fā)、試制、生產(chǎn)出了新型聚醚類(lèi)消泡劑，大大降低了金屬表面或切口處出現(xiàn)殘留物或油污的概率，改進(jìn)了金屬加工行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了環(huán)境污染和對(duì)工人身體的影響。

根據(jù)金屬加工行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)得知，與有機(jī)硅消泡劑相比，聚醚類(lèi)消泡劑具有更好的相容性，降低了金屬表面或切口處出現(xiàn)殘留物或油污的現(xiàn)象，但是，其消泡、抑泡性能要差于有機(jī)硅類(lèi)消泡劑。聚醚類(lèi)消泡劑主要用于對(duì)其相容性要求較高的產(chǎn)品，如全合成切削液、潤(rùn)滑油等。

制約金屬加工用消泡劑發(fā)展的主要問(wèn)題及研發(fā)重點(diǎn)

消泡劑是以細(xì)小微粒的形態(tài)分散在起泡介質(zhì)中的。消泡劑均勻分散的程度越高，其相容性越好，工作效率越高。

現(xiàn)階段，消泡劑在金屬加工行業(yè)已經(jīng)得到了良好的發(fā)展及應(yīng)用，消泡劑的類(lèi)型和種類(lèi)也越來(lái)越多，由于消泡劑的使用，金屬加工行業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和工作環(huán)境等得到提高。目前，金屬加工用消泡劑的發(fā)展存在一個(gè)主要問(wèn)題：相容性對(duì)消泡劑選型和工作效率的影響，此問(wèn)題的存在嚴(yán)重制約著消泡劑的發(fā)展及應(yīng)用，并對(duì)金屬加工行業(yè)工作者研究、開(kāi)發(fā)消泡劑提出了更高的要求。

為了更好地為金屬加工行業(yè)的企業(yè)提供支持，建議未來(lái)金屬加工用消泡劑的研究開(kāi)發(fā)應(yīng)重視這一問(wèn)題——消除或降低相容性對(duì)消泡劑選型和工作效率的影響。如果此問(wèn)題得到解決，金屬加工行業(yè)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)得到更大的提高。

結(jié)束語(yǔ)

本文就泡沫的產(chǎn)生和泡沫對(duì)金屬加工行業(yè)的影響及危害進(jìn)行了探討。泡沫的產(chǎn)生會(huì)嚴(yán)重影響金屬加工行業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和工作環(huán)境等，泡沫的問(wèn)題必須要引起金屬加工行業(yè)工作者的重視，并加以解決。