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不同官能度聚醚酯結(jié)構(gòu)、消泡性能、表面張力測定（一）
來源：《中國造紙》 瀏覽 89 次 發(fā)布時(shí)間:2025-11-20
摘要：本研究表征了以不同官能度的聚醚（脂肪醇聚醚、丙二醇聚醚、甘油聚醚，官能度分別為1、2、3）和脂肪酸為原料合成的聚醚酯結(jié)構(gòu)，著重探討了3種官能度聚醚酯的消泡性能。結(jié)果表明，硬脂酸為優(yōu)選脂肪酸，起始劑為十八醇、環(huán)氧乙烷（EO）與環(huán)氧丙烷（PO）物質(zhì)的量比為3∶7時(shí)，合成的脂肪醇聚醚酯消泡劑的消泡性能最佳；POEO或EOPOEO嵌段的丙二醇聚醚酯（EO在聚醚鏈段末端）具有良好的消泡效果；相對分子質(zhì)量3 000的甘油聚醚合成的甘油聚醚酯消抑泡效果最佳。優(yōu)選的十八醇聚醚酯在低溫生活用紙白水中消抑泡效果好，丙二醇聚醚酯和甘油聚醚酯分別在高溫箱紙板和文化用紙白水中消抑泡效果好。3種聚醚酯溶液濃度增至0.6 g/L時(shí)，表面張力均為27.0 mN/m。
在造紙工業(yè)生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)體系中存在表面活性劑，往往會(huì)產(chǎn)生泡沫，給工業(yè)生產(chǎn)和加工過程帶來負(fù)面影響。目前，除物理法負(fù)壓脫除泡沫，也可采用加入消泡劑快速消泡的方法。制漿造紙過程中的泡沫存在于整個(gè)流程，包括制漿、紙張抄造、涂布、水處理等。其中，在紙張抄造過程中，不同紙種的白水起泡能力各不相同，目前，箱紙板、文化用紙、生活用紙、白卡紙白水使用聚醚或聚醚酯類消泡劑進(jìn)行消泡已被證實(shí)非常有效。在造紙白水系統(tǒng)中，聚醚酯類消泡劑具有很強(qiáng)的抑泡性能。聚醚中含有環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷（EO/PO）鏈段，調(diào)節(jié)EO、PO比例可以得到不同濁點(diǎn)的聚醚，當(dāng)濁點(diǎn)低于白水溫度時(shí)，聚醚可以消泡。長碳鏈的聚醚酯可以消泡外，還可以脫除造紙白水中的細(xì)小氣泡，脫氣性良好。一般造紙白水使用高碳醇脫氣、聚醚消除表面泡沫，但在工業(yè)生產(chǎn)中，聚醚酯既可以脫氣，又可以消除表面泡沫，結(jié)合了高碳醇消泡劑和聚醚消泡劑的優(yōu)勢。
聚醚脂肪酸酯由聚醚和脂肪酸經(jīng)酯化反應(yīng)制得。聚醚和脂肪酸酯化后，脂肪酸碳鏈長度決定了聚醚脂肪酸酯的特性，如親油性等，對控泡有一定影響。同時(shí)，聚醚中PO和EO物質(zhì)的量比也會(huì)影響聚醚脂肪酸酯的水分散性，EO占比大，水分散性增大，但消泡性下降；PO占比大，水分散性下降，親油性增強(qiáng)，對消泡與控泡有利，但nPO∶nEO太大會(huì)影響消泡劑向泡沫中的擴(kuò)散，消泡速度下降，因而必須有一個(gè)平衡值。
本研究以不同官能度聚醚和不同碳鏈長度脂肪酸為變量，分析了脂肪酸碳鏈長度、聚醚起始劑、EO/PO物質(zhì)的量比、EO/PO嵌段方式、聚醚相對分子質(zhì)量等情況下制備的聚醚脂肪酸酯消泡劑性質(zhì)及最佳消泡效果。進(jìn)一步分析了不同白水溫度、不同白水種類條件下，不同官能度聚醚脂肪酸酯消泡劑的白水適配體系，為造紙濕部系統(tǒng)泡沫的消除提供了解決方案。
1實(shí)驗(yàn)
1.1實(shí)驗(yàn)原料、試劑與儀器
生活用紙白水，自制；箱紙板白水，浙江山鷹紙業(yè)有限公司；文化用紙白水，芬歐匯川有限公司。
5種脂肪醇聚醚（官能度1，相對分子質(zhì)量2 000，EO與PO物質(zhì)的量比為2∶8，起始劑分別為辛醇、十二醇、十四醇、十八醇、二十二醇），4種十八醇聚醚（相對分子質(zhì)量2 000，EO與PO物質(zhì)的量比分別為3∶7、5∶5、7∶3、全PO），工業(yè)級，山東藍(lán)星東大化工有限公司；4種丙二醇聚醚（官能度2，相對分子質(zhì)量2 000，EO與PO物質(zhì)的量比為2∶8，EO/PO嵌段方式包括EOPO、POEO、EO?POEO、POEOPO），5種甘油聚醚（官能度3，相對分子質(zhì)量1 000、2 000、3 000、5 000、6 000，EO與PO物質(zhì)的量比為2∶8），工業(yè)級，江蘇鐘山化工有限公司；辛酸、月桂酸、十四酸、硬脂酸、山崳酸，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；對甲苯磺酸，分析純，上海麥克林生化科技股份有限公司。
數(shù)顯控溫電熱套，SXKW，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；恒速攪拌器，DW-3，上海申勝生物技術(shù)有限公司；真空泵，SHB-3，上海路晨科學(xué)儀器有限公司。BZY-2N/2A表面張力儀，上海衡平儀器儀表有限公司。
1.2聚醚酯消泡劑的合成
稱取一定質(zhì)量的聚醚包括不同脂肪醇聚醚、丙二醇聚醚和甘油聚醚，同不同脂肪酸置于500 mL的反應(yīng)燒瓶內(nèi)，攪拌，升溫，當(dāng)溫度上升至80℃時(shí)，加入0.2%（相對于體系總質(zhì)量）的對甲苯磺酸作為催化劑，改變體系狀態(tài)為真空，壓力在?0.095 MPa以下。繼續(xù)升溫至140℃，保溫4 h，然后降溫至60℃，加入NaHCO?中和催化劑，繼續(xù)攪拌降溫至室溫，得到聚醚脂肪酸酯（以下簡稱聚醚酯）消泡劑。以硬脂酸為例合成的不同聚醚酯如圖1所示。
圖1 3種聚醚硬脂酸酯的反應(yīng)式