浅析金属加工用消泡剂

刘德明 屠文浩

1 安徽銮威化工科技开发有限公司

2 嘉兴奥兹化工有限公司

本文就泡沫的产生和泡沫对金属加工行业的影响及危害进行了探讨，介绍了消泡剂的基本特性、工作原理以及金属加工用消泡剂的类型和应用，分析了制约金属加工用消泡剂发展的主要问题，提出了未来金属加工用消泡剂的研发重点。

泡沫的危害

泡沫是金属加工生产经常遇到的一个重要且严重的问题，其主要存在于金属加工液、金属清洗剂、润滑油等的生产和使用过程中以及废水处理工艺中。由于大量使用了表面活性剂、油酸或妥尔油等，导致金属加工液、金属清洗剂、润滑油等的生产和使用过程中产生大量泡沫，严重影响其灌装、使用、废水排放及金属或金属切口的美观性，因此，解决金属加工行业的泡沫问题尤为重要。

控制泡沫的方法

泡沫的危害问题已经被金属加工行业认识并日益重视起来，金属加工行业工作者对控制泡沫的方法也进行了研究和探索。

一般来说，金属加工行业消除或减轻泡沫的方法有2 类：

◇一种方法是研究开发无泡型产品，通过优化产品配方和工艺来解决泡沫的产生。此方法给金属加工行业工作者研究开发产品提出了非常高的要求，并给企业增加大量的研发和优化改造工艺的资金投入的负担。

◇另一种方法是化学除泡法，通过添加消泡剂来控制泡沫。此方法不需要企业增加研发和优化改造工艺的资金投入，不会改变生产工艺，使用简单，便于操作，深受企业的好评。

消泡剂的介绍

消泡剂的定义及基本特性

消泡剂是一种消除泡沫或脱除气泡的功能性助剂。消泡剂具有“不溶于或微溶于起泡介质”和“表面张力比起泡介质更低”的特性，它在起泡介质中是以细小微粒的形态分散存在的[1]。

消泡剂的工作原理

消泡剂的工作原理有多种说法，较常规的解释是由于消泡剂具有低的表面张力和良好的渗透性，其吸附在泡膜表面时使局部表面张力降低，干扰被消泡物质气液界的表面张力，因泡膜表面张力不均匀而破泡，导致消泡效果。当消泡剂加到泡沫介质中，消泡粒子分散到泡的表面时，能有效地降低接触点的表面张力，在泡外皮引起一个薄弱点，受力失衡，从而引起泡沫破裂，挤在一起的泡沫由于临近处泡沫的破裂，引起不稳定态，加快引起连续破泡的效果，直至最后达到稳定态。

消泡剂的评估

消泡剂的评估一般涉及到消泡性能、抑泡性能、稀释稳定性、储存稳定性、离心稳定性、抗剪切性能、相容性等，但不同消泡剂的评价重点不同。

消泡剂具有很强的选择适用性，不具有通用性。不同的行业不同的工序要选用不同的消泡剂，消泡剂具有多样性。因此，如何更准确和更接近生产实际地评估消泡剂的性能，是消泡剂制造方和使用方都关心的问题[2]。

金属加工用消泡剂的类型及应用

溶剂型消泡剂

溶剂型消泡剂是金属加工行业早期所采用的消泡剂，如：动物油、植物油、煤油、柴油、石油、磷酸三丁酯等。这类消泡剂密度比水低，不溶于起泡介质，不能均匀地分散在起泡介质中，相容性差，所以此类消泡剂消除泡沫或脱除气泡的功能不能有效发挥。此类消泡剂的工作效率低，金属表面或切口处容易出现残留物或油污，会影响金属加工液、金属清洗剂、润滑油等产品的效果，有时也会有气味，影响车间的环境，给工人的身体带来不良影响。

有机硅类消泡剂

随着金属加工行业的发展，金属加工行业工作者研发、试制、生产出了新一代的有机硅类消泡剂，此类消泡剂在金属加工行业得到了广泛的推广和应用，并逐步取代了溶剂型消泡剂，提高了消泡剂的工作效率，改进了金属加工行业产品的质量，减少了金属表面或切口处容易使出现残留物或油污的现象，降低了环境污染和对工人身体的影响。

有机硅类消泡剂是由硅油、乳化剂、增效剂、聚醚等组分通过乳化的方式来制备的一种乳液型液体，根据所用原料和乳化方式的不同，其又分为水包油型和油包水型两类。

有机硅类消泡剂具有良好的相容性，能均匀地分散在起泡介质中。有机硅消泡剂是亚稳定体系，所以它受到高温或暴晒、暴冻、剪切、絮凝等时，其性能就会变差，甚至会出现破乳现象[3]。

有机硅类消泡剂是金属加工行业和废水处理工序使用较多的一类消泡剂。

根据金属加工行业的实际应用经验得知，有机硅消泡剂只能用在某些对消泡剂的相容性要求不高的产品中，比如微乳切削液、半合成切削液、拉丝液；对相容性要求比较高的全合成切削液、金属清洗剂和润滑油，就不能使用有机硅类消泡剂。

聚醚类消泡剂

随着金属加工行业的发展，金属加工行业工作者从节能环保的观点出发，大力研发、试制、生产出了新型聚醚类消泡剂，大大降低了金属表面或切口处出现残留物或油污的概率，改进了金属加工行业产品的质量，降低了环境污染和对工人身体的影响。

根据金属加工行业的实际应用经验得知，与有机硅消泡剂相比，聚醚类消泡剂具有更好的相容性，降低了金属表面或切口处出现残留物或油污的现象，但是，其消泡、抑泡性能要差于有机硅类消泡剂。聚醚类消泡剂主要用于对其相容性要求较高的产品，如全合成切削液、润滑油等。

制约金属加工用消泡剂发展的主要问题及研发重点

消泡剂是以细小微粒的形态分散在起泡介质中的。消泡剂均匀分散的程度越高，其相容性越好，工作效率越高。

现阶段，消泡剂在金属加工行业已经得到了良好的发展及应用，消泡剂的类型和种类也越来越多，由于消泡剂的使用，金属加工行业的生产效率、产品质量和工作环境等得到提高。目前，金属加工用消泡剂的发展存在一个主要问题：相容性对消泡剂选型和工作效率的影响，此问题的存在严重制约着消泡剂的发展及应用，并对金属加工行业工作者研究、开发消泡剂提出了更高的要求。

为了更好地为金属加工行业的企业提供支持，建议未来金属加工用消泡剂的研究开发应重视这一问题——消除或降低相容性对消泡剂选型和工作效率的影响。如果此问题得到解决，金属加工行业的工作效率和产品质量会得到更大的提高。

结束语

本文就泡沫的产生和泡沫对金属加工行业的影响及危害进行了探讨。泡沫的产生会严重影响金属加工行业的生产效率、产品质量和工作环境等，泡沫的问题必须要引起金属加工行业工作者的重视，并加以解决。