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第一節(jié) 起泡劑

表面活性劑有一個(gè)顯著的共同特點(diǎn)，是比較易于起泡。天然皂素以及卵蛋白、樹脂等的水溶液亦容易起泡。

表面活性劑的起泡性，是由于表面活性劑能夠降低液體表面張力，并在氣-液表面(界面)形成定向分子吸附層的緣故。

當(dāng)攪動(dòng)表面活性劑的水溶液，或直接吹入空氣時(shí)就產(chǎn)生氣泡，空氣被含有表面活性劑的液膜分割包圍著，這時(shí)表面活性劑的憎水性基團(tuán)向著空氣，親水性基團(tuán)向著水。氣泡比水輕，當(dāng)氣泡上浮到液體表面時(shí)又將液面上表面活性劑的定向分子吸附層吸附上去，形成雙層表面活性劑分子液膜包圍著的氣泡。見圖 2-34。

泡沫一般很難在純粹的液體中形成，例如純粹的水、醇、礦物油是不易起泡的，即使起泡亦能迅速消失。只有當(dāng)某種不純物或表面活性劑存在時(shí)，才能產(chǎn)生比較穩(wěn)定的泡沫。

氣泡液膜中含有的液體，屬于一種熱力學(xué)不穩(wěn)定的狀態(tài)，按液體表面張力泡沫將逐漸消失成為原來液體。除液體的表面張力外，表面活性劑的種類、不純物、液體的粘度、水的硬度、溫度，pH值以及機(jī)械的攪拌與振動(dòng)等，對(duì)起泡與消泡均有顯著影響。此外應(yīng)當(dāng)注意的是，表面張力與起泡性的關(guān)系，不一定是一種平行關(guān)系。

表面活性作用強(qiáng)的表面活性劑，有一種自液體表面排除并取代表面活性作用弱的表面活性劑的傾向，例如高級(jí)脂肪酸的表面活性較其鹽類即肥皂的表面活性要強(qiáng)得多，通常肥皂的水溶液，常常由于解離作用生成游離的脂肪酸，按溶液的pH不同，游離脂肪酸的含量亦有不同，若提高溶液的pH，抑低游離脂肪酸含量，泡沫的穩(wěn)定性即趨下降。再如油酸鈉肥皂(C18)，在pH9～lO時(shí)具有最高起泡力，在這泡沫中，l克分子中性肥皂含有O.7克分子游離脂肪酸。同樣月桂醇硫酸酯鈉鹽中，若含有少量未硫酸化的月桂醇，對(duì)提高泡沫的穩(wěn)定性有利。由此可見，表面活性

日常生活中，人們對(duì)于家用洗滌劑洗滌效果的評(píng)價(jià)，往往與起泡性混淆起來。習(xí)慣上認(rèn)為，泡沫多的洗滌效果就是好的，實(shí)際上起泡性與洗滌效果不一定具有平行關(guān)系。與此相反，印染生產(chǎn)上往往希望使用低起泡性表面活性劑(起泡劑除外)，以滿足各種快速、高效工藝的需要。

表2-55 各種表面活性劑的起泡力

注： *350ppm硬水

一、肥皂的起泡性

一般講，陰離子表面活性劑起泡性大的比較多。以脂肪酸鈉肥皂而言，例如碳鏈較短的月桂酸鈉肥皂(C12)，低溫起泡性比較好，同時(shí)遇硬水、鹽類亦較少產(chǎn)生沉淀或鹽析現(xiàn)象。但泡沫粗糙，穩(wěn)定性差，而且有溫度上升泡沫穩(wěn)定性下降的趨勢(shì)。碳鏈稍長的肉豆蔻酸鈉肥皂(C14)，泡沫勻細(xì)，溫度上升泡沫穩(wěn)定，但易受硬水、鹽類的影響。棕櫚酸鈉肥皂(C16)的低溫起泡性較弱，這一傾向?qū)τ仓徕c肥皂(C18)將更加顯著，常溫溶解度低，起泡性弱，但泡沫細(xì)膩穩(wěn)定，可在稍高溫度如80℃左右使用。

油酸

二、脂肪醇硫酸酯鹽的起泡性

直鏈脂肪醇硫酸酯鹽(R-0S03Na) 的起泡性與肥皂類似，與使用的濃度有關(guān)，在臨界膠束濃度附近具有最高起泡力。碳鏈長度在C14～C16間起泡性最高，當(dāng)碳原子數(shù)增至C18以上時(shí)即急速降低。從椰子油制得的脂肪醇硫酸酯鹽與椰子油肥皂有非常相似的起泡性，雖在低溫亦易起泡，只是泡沫粗糙。以牛脂作原料制得的脂肪醇硫酸酯鹽，則在高溫起泡性良好，性能與牛脂肥皂相似。

月桂醇硫酸酯鹽(C12H25-OSO3Na)中若含有少量月桂醇(C12H25OH)，它的起泡性要比純粹的月桂醇硫酸酯鹽為優(yōu)[108]。用三乙醇胺代替鈉鹽即可作為牙膏的起泡劑。

脂肪(伯)醇硫酸酯鹽中以硬脂醇硫酸酯C18H37-OS03Na的起泡性最差，但是分子中有不飽和雙鍵結(jié)合的油醇硫酸酯C18H25-0SO3Na的起泡性與洗滌效果均好。

帶有較多支鏈的脂肪醇硫酸酯，當(dāng)碳原子在C20～C22時(shí)具有最高起泡力，同時(shí)表面張力也是最低，這意味著起泡性與表面張力的降低非常一致。見圖2-35。

脂肪醇硫酸酯分子中硫酸酯基的結(jié)合位置，若向分子中心移動(dòng)，一般要引起起泡性的下降，因此脂肪(伯)醇硫酸酯的起泡力要比脂肪(仲)醇硫酸酯為強(qiáng)。

三、烷基苯磺酸鈉的起泡性

烷基苯磺酸鈉(R-（苯環(huán)）-S03Na)的起泡性，與降低表面張力一樣，依其濃度不同而異。在臨界膠束濃度以上，起泡力僅稍有上升(見

烷基為C14時(shí)具有最低表面張力與最高起泡力。帶有支鏈的異烷基較直鏈烷基在臨界膠束濃度附近，雖有顯著降低表面張力作用，但起泡性并不一定好[109]。

烷基苯磺酸鈉中以十二烷基苯磺酸鈉應(yīng)用最廣，十二烷基與苯磺酸鈉的結(jié)合位置與起泡性有一定關(guān)系。十二烷基苯磺酸鈉的起泡性較十二烷基-5-苯磺酸鈉或^2-甲基十二烷基-2-苯磺酸鈉為差，大體上與十二烷基-1-苯磺酸鈉相仿。但在低濃度時(shí)較十二烷基苯磺酸鈉為優(yōu)。

苯環(huán)上磺酸基的結(jié)合位置，一般以對(duì)位較鄰位為優(yōu)。四聚丙烯基苯磺酸鈉(TPBS)由于不是單一結(jié)構(gòu)，對(duì)其性質(zhì)不易簡單地加以判斷。但與同樣分子量的其它烷基苯磺酸鈉比較，它的潤濕性好，而起泡性差[110]。

若用萘環(huán)代替苯環(huán)，起泡性變差。拉開粉BX還是有一定起泡性的，但是將烷基萘磺酸鈉用很多次甲基(-CH2-)聯(lián)接后，乳化力提高而起泡性下降到很低的程度。

四、陽離子表面活性劑的起泡性

在陽離子表而活性劑中，雖然亦有起泡性優(yōu)良的品種，但是一般講沒有什么起泡性、泡沫穩(wěn)定性兩者兼優(yōu)的品種，此外pH值對(duì)起泡性的影響很大。

五、非離子表面活性劑的起泡性

非離子表面活性劑的起泡性．一般隨環(huán)氧乙烷縮合克分子數(shù)的多少而有所差異。環(huán)氧乙烷縮合克分子少的溶解性能不好，起泡性亦隨之減弱。縮合克分子數(shù)增多，溶解性、起泡性亦相應(yīng)增加。按憎水性基團(tuán)的種類，環(huán)氧乙烷縮合克分子數(shù)在10-15左右的產(chǎn)品，具有最高的起泡力。見圖2-37。

最近由于非離子表面活性劑的消費(fèi)量急劇增加，產(chǎn)生了泡沫的公害問題，采取的對(duì)策是生產(chǎn)低起泡性非離子表

第二節(jié) 泡沫穩(wěn)定劑

為了延長泡沫壽命，提高表面活性劑泡沫的穩(wěn)定性，需要使用泡沫穩(wěn)定劑。泡沫的穩(wěn)定性，除了表面活性劑的表面張力以外，還關(guān)系到泡膜的彈性與韌性。從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，一般高分子量的較低分子量的泡沫穩(wěn)定性好，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)化合物要比鏈狀化合物的泡沫穩(wěn)定性好。

以往作為泡沫穩(wěn)定劑使用的除膠、卵白、卵磷脂以外，還有脂肪酰胺(R-CONH2)、脂肪酸乙醇酰胺(R-CONH-CH2-CH2-OH)、N-烷基亞氨二醋酸鈉鹽烷基甜菜堿磺酸(R-(CH2)2-N+-CH2-CH2-CH2-S03-)、聚丙烯酸及其衍生物等。非人工合成的有蛋白質(zhì)，特別是蛋白質(zhì)的部分水解產(chǎn)物。

泡沫穩(wěn)定性對(duì)泡沫滅火機(jī)的滅火性能是特別重要的，通常能用硫酸鋁，若使用有機(jī)鋁鹽將更有效。此外，將蛋白質(zhì)水解物制成鋅或銅的銨絡(luò)鹽，亦可作為泡沫穩(wěn)定劑。總之，加入高分子的具有較高粘度并能形成彈性薄膜的物質(zhì)，例如木質(zhì)素磺酸、皂素、膠體硅酸等，對(duì)穩(wěn)定泡沫是有利的。

第三節(jié) 消泡劑

含有表面活性劑的液體固然容易形成泡沫，但是在一些并不使用表面活性劑的場(chǎng)合，例如造紙、發(fā)酵、制糖、石油蒸餾等工業(yè)，由于某些其它因素，亦有時(shí)會(huì)發(fā)生泡沫影響生產(chǎn)正常進(jìn)行的情況。消滅有害的泡沫，雖然可以利用靜置、減壓(真空)、加溫等辦法，但是當(dāng)需要在短暫時(shí)間內(nèi)，迅速達(dá)到消除泡沫的目的時(shí)，那就需要借助于添加消泡劑。

消泡劑主要可分為暫時(shí)性消泡劑(破泡劑)和持久性消泡劑(抑泡劑)兩種。圖2-38為消泡劑破泡作用示意圖。

液面上形成的泡沫，用醇、醚型消泡劑來消散泡沫，即破泡。它與防止泡沫生成即抑泡是有區(qū)別的，前者是暫時(shí)性

的效果，若醇、醚型消泡劑溶入液體即失去作用，因此也不可能產(chǎn)生抑泡效果。但是若用有機(jī)硅油型消泡劑來消散泡沫，不僅用量極微，而且在破泡的同時(shí)還有持久的抑泡作用，因此有機(jī)硅油型消泡劑是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的消泡劑之一。

茲將常用的消泡劑按化學(xué)類型、消泡對(duì)象分類列表2-34。

表2-34 主要消泡劑一覽表