浆液泡沫的起因与消除.pdf

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1、第2 7 卷第7 麓 2 0 0 6 年7 月 绣织学缀 J o u r n a lo f1 k x t i l eR e s e a r c h V o 2 7N o 。7 J u l 2 0 0 6 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 l 2 0 0 6 0 7 8 6 - 0 4 浆液泡沫的起因与消除 祝志峰，乔志勇 ( 江建大学纺织服装学院，江苏无锡2 1 4 1 2 2 ) 摘要通过对浆液起泡作用机理的分析，论述了经纱上浆过程中浆液泡沫的形成过程及其稳定性，从浆料、调浆 和上浆3 个方蕊分析了浆液中泡沫形成的起因。仪从浆料方蕊考虑，浆料中所含的表颟活性剂、畿自质、部分醇解 群A 、

2、菜些改毪麓秘中帮裁、不适宜戆p 联值纛糕度，都是弓| 嫠浆渡惹泡静盛羧潺霾。分绥了零l 惩溃沲裁清除浆滚逡 沫的机理及常用的消泡剂。 关键词浆液；泡沫；消泡；消泡剂；上浆 孛黧分类号：弱l 澄2 1 3文簸标谈鹞l A C a 邺e s 魏n de l i l l l i n a t i o no ft h ef o a m s 稍t h i ns i z i n gp a s t e s Z H UZ h i f e n g ，Q I A OZ h i y o n g ( 如o fo ，7 铷t 池廿以G 0 e m ，勘u # k m 玩，舭e 姚璐毋，阢戚， 。n 伊“2 1 4 1 2

3、 2 ，酰f w ) A b s l 翔c t孙ef o 姗舔醐a n ds t a b 赫yo ff o a m sw i t h 遗s i z i n gp a s t e su s e d 遗w a 毕s i z i n go p e r a f i o n sa r e d i s c u s s e dt h r o u g ha n a l y z i n gt h em e c h a n i s mo ft h ef o a mf o r m a t i o n T h ec a u s e sf o rf o r m i n gf o a m sa r es u n ，e y

4、 e d f 南m 也r e ea s p e c t s ：s i z e ，s i z em i x i n ga n ds i z i n g W i t hr e s p e c tt o 出es i z e ，s ur 壬：a c t a n t s ，p r o t e i n ，a n dp a r t i a l l y b y 纛粕l y z e dP V Ac o m p o n e n t s ， a sw e l la ss o m ee h e m i e 羹建蠢纛i t i v e sa 挂dn e 珏t r a l i z e 瑾a g e n l s ，a n

5、di m p 鞫p e r V i s c o s i t ya n dp HV a l u ea r eo f t e nt h ed i r e c tc a u s eo ff o m a t i o no ff o a m s T h em e c h a n i s mo ff o a me l i m i n a t i o nb y a n t i f o a m i n ga g e n t si sd i s c u s s e da n ds o m ec o m m o n l yu s e da n t i f o a m i n ga g e n t sa r eb

6、r i e n yi n t r o d u c e d 。 薹( e yw o r l 嚣s i z i n gp a s e ；岛矗f n ；鑫n | i 弱a ￥珏i 珏g ；嚣n i f o a m i 珏g 箍g e 珏s ；s i z 主J 礤 在经纱上浆过程中，调浆桶和浆槽中的浆液，有 时会因为某释原因焉产生泡沫。浆裰中静泡沫会造 成定积不准或无法定积，不仅影响了调浆操作的准 确性，严重时还会使浆液逸出调浆桶，致使配浆成分 发生改变；两浆槽中的泡沫会吸附在经纱表面，使浆 纱表面胸部缺浆。可见，二者都会影响浆纱质量，因 此必须重视浆液起泡问题，探讨浆液的消泡技术。 1 泡沫的形成与

7、稳定性 气逢是气体分散在液体或固体中耩形成鹣体 系，气体是分散相，液体或圆体是分散介质，也是连 续相。大量气泡聚集在一起，形成彼此之间以液膜 隔离的聚集状态，就称之为泡沫。由于表面能和重 力的医素，遴入滚巷中的气俸( 气泡) 具有囱动逸出 的属性，也就是说气泡和泡沫都是热力学不稳定 体系。 在浆纱生产过程中，调浆橇稻浆槽中的浆滚都 与空气形成连续接触，在外部机械作用( 机械搅拌、 经纱浸入、浆液流动以及上浆辊和压浆辊作用等) 的 影# 蠢下，气体会送入浆液漆部，并被周围熬浆液所包 围。此外，浆料和调浆用水中的碳酸盐类物质，煮浆 时会分解出c 0 ，气体，在浆液中产生不溶性气体。 蠡于表露张力的

8、作餍，气一滚爨鬣会收缩戏球面状 态，形成大小不一的气泡。气体与浆液的密度相差 很大，在重力作用下，浆液中气泡会很快上升到液体 收稿日期：2 0 0 4 一1 2 2 6修刨日期：2 0 0 5 一0 9 0 2 基金凌秘：江南大学糖学研究基余壤霹( 2 2 0 1 ) 作者简介：祝志峰( 1 9 5 8 一) ，男，教授，博士詹。主要从事浆料化学、离分子材料和纺织加工化学的研究。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第7 期 祝志峰等：浆液泡沫的起因与

9、消除【8 7 】 戆表恧，著壶小气滋聚集成较大的气漶，直至气泡破 裂，气体逸出浆液，此时观察剃的浆液并不会起泡。 假如浆液的表面张力较小，或是存在其它使泡沫稳 定薛因素，土署到浆液表耍憋气泡就不易破裂，会狸 互聚集并在浆液表面形成泡沫或泡沫鼷。 目前在表面与胶体化学领域，对起泡作用机理 的研究逐不够完善，有些现象淹不麓鬃释得稷涛楚， 但通常认为，泡沫的稳定与否至少存在以下规律。 1 ) 降低气一液界面的表面张力，会使泡沫体系相 对稳定。也就是说，表露张力越低的浆液，越容易越 泡，但某魑有机溶剂除外。 2 ) 在包围气体的液膜上，如果液相粘度大，则液 貘稳定。泡膜中液体的精度不仅包含了浆液本身鹃

10、 粘度，而且还会受到双分子定向吸附膜的影响。例 如表面活性剂的亲水基，如果能在气泡液膜内形成 承纯层，虢会大辐凌提高泡膜内滚嚣的糕度，并畿有 效地避兔液膜内液体的流失，使液膜的稳定性大大 提高。 3 ) 凌匿活性剂鲢亲油基攘互吸弓l 、控紧，髭够提 高双分子吸附膜的强度，使泡沫稳定。 4 ) 对于离子型表面活性剂，如果是因为电离而 使泡沫带电，那么同性电荷之闻静静毫斥力会黻碍 泡沫的相互接近和聚集，从而使泡沫稳定。 这魃因素显然对泡沫起稳定作用，使气泡液膜 不易变薄和破裂，不希j 予浆液豹消泡。 2 浆液起泡的原因 在经纱上浆生产过程中，常见的浆液起泡通常 有以下几种情况：调浆时在调浆桶中产生

11、泡沫；调浆 时没有产生泡沫( 调浆桶中没有泡沫) ，丽浆纱霹在 浆槽中产生泡沫；前2 种情况兼而有之。根据浆纱 生产经验，浆渡产生泡沫的原因一般有以下几种。 2 1 浆料方面的原因 1 ) 敬慕些浆拳晕线浆料配方中，有时会含有一定 量的表两活性剂。表面活性剂具有明显降低浆液表 面张力的属性，这对于改善浆液在纤维表面的铺展、 提高浆液对经纱的浸透都有重要作用。然磊，浆液 的表面张力又与浆液的泡沫闽题密切相关，表面张 力越低的浆液，越容易起泡。事实上，起泡剂往往也 都是一些表面活性剂，如C ，：一c ，；烷基硫酸镳， C 。：C 。烷基苯磺酸钠。除此之外，起泡剂还包括固 体粉末和蛋白质等物质心 。

12、阴离子表面活性剂的表 露张力低，趁泡力强，且泡沫稳定，不易消失，有时会 引起严重的泡沫问题。例如有的聚丙烯酸类浆料使 用时容易产生泡沫问题，就是由表面活性剂引起的。 2 ) 如果淀粉或变性淀粉浆料中酶蛋自鼷含量毙 较高，也会产生泡沫。鬣白质的表面活性虽不大，但 在其分子之间存在大量的氢键，能在气泡表面形成 坚送的保护膜，致捷辑形成的洼貘毙较坚牢，泡沫稳 定，因而在蛋白质含量高时常会产生泡沫。 3 ) 一些变性淀粉浆料，由于改性剂使用不当，也 容易产生泡沫。一些组合浆料，氛括菜些霹体聚丙 烯酸浆料，为了达到稳定和降低粘度的目的，以适应 “两高一低”上浆工艺，个别浆料生产企业会采用在 浆糕中搬入藤

13、素、叁糖等物质的方法，这群尽管可敬 降低浆料的粘度，但同时也增大了浆液起泡的可能 性。 4 ) 如票混合浆液的糯度过大，一量形成泡沫，盘 于液膜不易被破坏，泡沫也比较稳定。例如，在浆料 配方或组合浆料中加入C M C 等组分，浆液有时容易 起泡，其原因就是由泡沫破裂的动力学医素造成的。 5 ) 在某憋浆料的生产过程中，中和时使用了在 煮浆条件下会分解并产生气体的中和剂，这些中和 裁在煮浆时矫产生的气体，容易聚集形成漶深。 6 ) 使用部分醇解P V A ( 如P V A l 7 8 8 ，0 5 8 8 等) 时， 调浆时容易产生泡沫，严重时还会溢出调浆桶，其原 因怒部分醇勰P v A 降低了

14、浆液的表面张力。该闻 题已经有成熟的解决办法，例如P V A 一2 0 5 M B J 。 7 ) 如果浆料在生产过程中没有中和，或中和不 到位，致使其酸性过大，也容易辱| 趣泡沫闻题。 2 2 调浆时产生泡沫的原因 1 ) 水质阗题。如果调浆用水中含有多种无橇 盐，特别是碳酸盐，在煮浆时会分解出c 0 ：气体，进 丽形成泡沫。 2 ) 调浆操作。调浆时如果浆料投料过快，搅拌 速度太高，升温也快，在调浆桶中就可能会产生泡 洙骱3 。 2 3 浆纱时产生泡沫的原因 爆浆时阕过长，上浆温度过离、过低等，均会弓| 起浆液起泡；闼浆使用不当，也容易引起泡沫问题。 3 浆液泡沫的消除 对于大多数浆料而言

15、，当浆料质量良好，浆料配 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【8 8 】纺织学报第2 7 卷 伍和助荆选择得当，并且在调浆和上浆工艺及其参 数选用褥当的条停下，褥浆桶耱浆槽中的浆液一般 是不会产生大量泡沫的。然而，一旦调浆桶或浆槽 中的浆滚产生了泡沫，就必须采取适当的方法进行 消泡。 消泡是使泡沫稳定的逆过程。消泡具有两方面 的含义，是“抑泡”，朗防止泡沫豹产生，二是“破 泡”，也就是将已经产生的泡沫消除掉泌j 。起泡现象 依赖于发泡速度与消泡速度的

16、平衡，谯发泡虽少而 难予消除时，也会斑于泡沫的积累两孳| 起闻题涮。 必须指出，在调浆和上浆生产过程中，不易改变浆液 与空气连续接触的客观现实，也不能要求大幅度减 小祝械捧用( 祝械搅拌、经纱浸入、浆液流动以及上 浆辊和藤浆辊作用等) 的强度，也就是说气体进入浆 液内部是一种不争的现实。所以，要避免或减少浆 液中的泡沫，就必须垅先考虑降低泡沫稳定性的 方法。 能够破坏泡沫稳定性的因素，都可以用于消泡。 皋震避免强沸、减小莲力纛降低搅拌速度等方法( 物 理方法) 能够减少泡沫的产生，但要迅速消除泡沫或 避免泡沫的产生，最好的方法是有针对性地使用消 泡剂。诧黔，浸泡荆的使用，逐能拓展浆纱生产中对

17、浆料品种的选用范围，例如低聚合度都分醇解型 P v A 的使用，就应该归功于筛选出了合适的消泡剂， 鳃决了它在调浆秘上浆时容易使浆滚产生海沫酶 问题。 3 。l消泡剜 凡是少量加入就能使泡沫很快消失的物质，称 为消泡剂。消泡剂实际上就是一些表蕊张力低、溶 鳃度较小的物质，掰要求的亲求亲油平衡僮磁国通 常为1 3 。消泡剂应具备消泡能力强，用量少，裘 面张力低，扩散性和渗透性好，化学性质稳定，安全 性高等特性。消泡翔的使用不能以降低浆滚的上浆 性能为代价，并要求无生理活性。 消泡剂性能的好坏，可以用消泡熊力来评价。 消泡能力的测定方法是，先使发泡液产生5c m 高的 泡沫层，然后滴入1 滴消泡剂

18、，同时用秒表计时，测 取完全消泡辑需的时闻，利用珏寸闻的长短来表示满 泡剂的消泡能力H 。很显然，时闯越短，消泡帮的消 泡能力也就越强。 3 。2 潞泡帮的漓泡枫理 消泡剂的种类很多，其作用原理是通过进入泡 沫的双分子寇向膜，破坏其力学平衡，从而达到消泡 的嫒的。清泡剂的消泡枧理可分为以下3 种方 式川。 1 ) 化学反应法。消溆荆与发泡剂发生化学反应 丽消泡。铡如发泡裁为肥皂时，加酸使其变为硬脂 酸，也可以加入c a 2 + 、M 矿+ 等金属离子，使其成为不 溶予水的固体，导致泡涤破裂。 2 ) 降低骥强度法。一些菲极性消泡剂如煤油、 柴油等，还有小分子醇类的消泡剂，它们的表面张力 低予泡

19、貘的表面张力，熊在气泡液膜表露顶走原来 的起泡剂，使泡膜强度降低( 由予这些油性物质本身 分子链短，不能形成坚网的吸附膜) ，从而达到消泡 的强的。 3 ) 造成泡膜中局部张力差异。一些消泡荆以及 某蝗固体疏水性颗粒，例如含氟表面活性剂、硅油、 聚醚、胶体袋铙、二硬脂酰乙二胺( E B s ) 等，麓够进 入泡沫双分子膜中，使泡膜中局部表面张力降低，而 其余部分的表面张力不变，这种张力差异使张力较 强的部位牵辱| 着张力较弱的部位，从蒸产生裂疆，使 泡内气体外泄而消泡。 3 3 紫用消泡剂简介 1 ) c ；一C 8 醇或醚，例如辛醇、a 。乙基己醇、失水 山梨醇脂肪酸脂、硬酯酸钠、磷酸三丁酯

20、等旧。都具有 消泡作震，僵应在其沸点瀑度以下使耀。 2 ) 表面活性剂降低了浆液的表面张力，但也可 能产生泡沫，此时可以采用混用其它表面活性剂的 方法来消除泡沫。这种方法既麓旋浆滚巽泰毙较低 的表面张力，又不易产生泡沫。例如，肥皂加皂素， 是化纤纺丝用油剂及浆液配方中的助剂，与其它表 西灞性剂混合使震，可以大幅度减少发淹的可麓性。 这类物质用于P v A 浆液，具有良好的消泡效果怛o 。 3 ) 矿物油和硅油等疏水性物质，也可以作势消 泡裁使用强1 。需要注意的是这些疏承性漓剂需要充 分乳化后才能使用，以便发挥其淌泡功能，否则不仅 消泡能力很差，还会产生油污纱阅题，并且出于降低 了浆液对纾绒的

21、润湿麓力，进而会影响浆液的粘附 功能，对此在使用时应引起足够的重视。 4 ) 一般认为，硅氧烷类消泡剂是摆对通用型的 消泡剂，它不溶予水和多种有机漆裁，低毒或无毒， 化学惰性好，并且具有表面张力小，挥发性低等特 点。硅氧烷类消泡剂一般都是水包油型的乳荆，用 予水基泡沫体系。在缀分上一般都是聚二币基硅氧 烷与硅胶的复配物，如果不含硅胶，它的使用效果就 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第7 期祝志峰等：浆液泡沫的起因与消除【8 9 】 会很差，特别是对

22、予一些水基的泡沫傣系嘲。 参考文献： 4结束语 经纱上浆的生产实践证嚼，浆液一旦产生泡沫， 添加适量的消泡剂，就可以产生明显的消泡作用。 然藤消溆刹却具有专一牲，也就是说一种消泡劐只 能对某一种或几种体系的泡沫有效口。有些浆料中 也加有消泡剂，但在消泡剂的选择上还存在着欠缺， 调浆时仍有起逸现象。此外，消遗剂酶用量不宣避 大，否则有可能降低浆膜的成膜性( 出现破孔等) 和 浆膜性能。为此，必须加强对经纱上浆消泡剂的筛 选工终，以改善浆纱震量、提高织造效率和坯布 质量。麟 ”，一，q ，1 “ r 1 ，1 J 】w m _ 1 1 1 1 ，【一 沈钟，王果庭胶体与表面化学 M 第2 版j E

23、 京：化 学工业出版社，1 9 9 7 3 7 6 3 7 7 。 霜永元纺织浆瓣攀 M 。j 幻装：纺缓工媛爨舨亭圭， 2 0 0 4 4 6 l 一4 7 0 洪仲秋消泡剂在纺织生产中的成用概述 J 棉纺织 菝本，2 麟，3 2 ( 6 ) ：2 7 弱 洪仲秋纺织浆料黝荆的功能及应用 J 棉纺织技 术，2 0 0 2 ，3 0 ( 2 ) ：1 3 一1 6 徐滏，曹窳，郝弱。离分子合成用麓翔 M 。j 索：化学 工鲎国黢事主，2 0 0 2 2 9 5 2 9 8 深田要，一见辉彦经纱上浆 M 刘冠洪，译北京： 纺织工业出版社，1 9 8 8 1 5 2 1 5 3 沈一丁，造纸纯学燕的麓备窝终籍税瑾 麓 。1 0 泰：孛 国轻工娥出版社，1 9 9 9 3 6 l 一3 6 9 o - 一，lv iJ - 1 1 一_ I + ，h l I + ，m 2 0 0 6 年将实施的1 9 项纺织行业标准 国家发改委予粼年5 旁6 曩发布2 麟年第勰号公告，抵准以下1 9 项纺织行鲎标准鸯2 麟年1 0 舅 1 日起实施。 1J，j 1j l 2 3 4 5 6 7 r L fr 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark