第八节 消泡剂
泡沫是气体分散于液体中的分散体系，气体是分散相(不连续相)，液体是分散介质(连续相)，液体中的气泡上升至液面，形成少量液体构成的以液膜隔开气体的气泡聚集物。农药在制剂加工、运输和使用过程中极易形成泡沫，可能原因有：①由于剪切、研磨、搅拌等带入大量空气，从而产生物理性的泡沫；②表面活性剂选择不当，或者用量过多，易产生泡沫；③有些制剂加工过程中必须要进行高速剪切、研磨或搅拌等，会产生过多的热量，从而产生泡沫；④在研磨过程中，研磨介质的用量过多，会产生泡沫；⑤制剂中某些成分发生化学反应，产生的气体容易滞留在体系的表面和内部，进而形成泡沫。
农药在生产、运输和使用中，由于种种原因会产生大量的泡沫，直接影响生产效率和使用效果。农药行业中需要消泡主要有两种场合：一是某些农药液剂加工生产和包装。因为有农药助剂，特别是以农药表面活性剂为基础的乳化剂分散剂、润湿剂、渗透剂、悬浮剂、增稠剂、各种喷雾助剂，都是能产生泡沫的物质，而且有的泡沫还比较稳定，不易及时破灭。因此，农药水剂、溶液剂、各种乳油、水基性胶悬剂、油悬剂、微乳状液、粗乳状液等生产过程中及包装罐装过程中都会产生不希望的泡沫，此时则需要消泡剂。二是农药应用技术中，特别是现代化的各种喷雾施药技术，往往在配制喷液时和操作过程中因助剂和机械冲击产生泡沫。当这些泡沫积累到一定程度后，不仅妨碍液面的观测计量，而且使喷雾作业产生断续现象，影响喷雾质量。即使在人工操作的各种喷施工具中，除了专门为泡沫喷雾技术设计的装置外，泡沫可能使药液溢出、沾染皮肤或设施，诱发事故。故多有防泡沫和消灭泡沫的要求。
一、消泡方法
消泡就是破坏泡沫的稳定性，主要采用物理法消泡和化学法消泡两种。化学法消泡在农药制剂加工和使用中应用最为广泛。
1.物理法消泡
从物理学角度来考虑，消除泡沫的方法主要有：放置挡板或滤网、机械搅拌、静电、冷冻、加热、蒸气、射线照射、高速离心、加压、减压、高频振动、瞬间放电和超声波等。对农药制剂加工来说，产生的物理性泡沫可通过冷冻、加热、加压及减压等一些有效的方法来消除。由于表面活性剂选择不当或者用量过多而产生的泡沫，需要更换表面活性剂的种类或调整用量；由于加工过程中产生热量使体系温度升高而产生大量的泡沫，需要添加冷却装置；研磨介质的用量不宜过多，否则会带入大量的空气，因此要确定研磨介质的用量与制剂质量或体积之间的关系。但是这些方法共同的缺点是：其使用受环境因素的制约性较强，消泡速率不高，也不能保证在运输和使用过程中不再产生泡沫。
2.化学法消泡
从化学角度来考虑，消除泡沫的方法主要包括化学反应法和添加消泡剂的方法。
化学反应法包括：①起泡性物质的消除；②起泡性物质的不活化；③pH值的改变；④电解质的加入等。起泡性物质的消除和不活化是针对由于化学反应而在体系中引入的反应性气泡，通过减少泡沫的产生来实现消泡的，该种物质即为消泡剂。
适当加入消泡剂是改善体系消泡效果的有效手段，消泡剂通过降低膜弹性和表面黏性，使在体系中已经存在的气泡破裂。一般在农药制剂加工过程中，大多采用添加一定量的消泡剂进行消泡，如10%丙草醚悬浮剂、10%螺螨酯悬浮剂、20%甲维·虫酰肼悬浮剂、20%虫酰肼悬浮剂、2.5%高效氯氟氰菊酯水乳剂等多个配方中都添加了消泡剂，主要是为了避免加工过程中产生气泡对体系产生不良的影响。
目前，添加一定量的消泡剂是最常用、最有效的手段。消泡剂是以低浓度加入到起泡液体中，能控制泡沫的物质之总称。消泡剂已经在农药制剂加工和使用中占据了主导地位，其用量也在不断地增加。
二、消泡剂的分类
消泡剂按照不同的分类标准可以分出不同的类型。按形式可分为固体颗粒型、乳液型、分散体型、油型和膏型五大类；按消泡剂在不同工业生产中的应用可以分为纺织工业消泡剂、造纸工业消泡剂、涂料工业消泡剂、食品工业消泡剂和石油工业消泡剂等；按消泡剂的化学结构和组成不同可以分为矿物油类、醇类、脂肪酸及脂肪酸酯类、酰胺类、磷酸酯类、有机硅类、聚醚类、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂等。
(1)有机消泡剂 矿物油类、酰胺类、低级醇类、脂肪酸及脂肪酸酯类、磷酸酯类等有机物消泡剂的研究应用较早，属于第一代消泡剂，其具有原料易得、环保性能高、生产成本低等优点；缺点在于消泡效率低、专用性强、使用条件苛刻等。
(2)聚醚型消泡剂 聚醚类消泡剂是第二代消泡剂，主要活性成分是环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物，分子量一般要大于3000。包括直链聚醚、由醇或氨为起始剂的聚醚、端基酯化的聚醚衍生物三种。聚醚类消泡剂具有无毒、无味、无刺激、抑泡能力强、易在水中分散等优点。此外，还有些聚醚类的消泡剂具有耐高温、耐强酸强碱等优良性能。缺点是使用条件受温度限制、消泡能力较差、破泡速率低等。
(3)有机硅消泡剂 有机硅类消泡剂(第三代消泡剂)是目前农药、食品、发酵、造纸、化工生产、黏合剂、胶乳、润滑油等行业中使用较广泛的一类消泡剂，消泡性能好，破泡速率快，挥发性低，对环境无毒害，无生理惰性，使用范围广，在水及一般油中的活性高，有广阔的应用前景和巨大的市场潜力，但是抑泡性能较差。因此，这类消泡剂可以与脂肪酸、酰胺、聚醚等其他具有消泡、抑泡活性的表面活性剂复配，这样既可以提高有机硅消泡剂的抑泡能力，又能降低产品的成本。
有机硅消泡剂如按其物理性状分类，则大致可分为油状、溶液型、乳液型、固体型四类；其中乳液型有机硅消泡剂适用范围最广，既可应用于非水相体系，也可应用于水相体系。
(4)聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂 聚醚改性聚硅氧烷消泡剂(第四代消泡剂)同时兼有聚醚类消泡剂和有机硅类消泡剂的优点，有时还可以根据其逆溶解性重复利用。除此之外还具有其他许多优异的特性，包括消泡效力强、逆溶解性、自乳性、稳定性等，是消泡剂的发展方向。
由于聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂具有无毒、无害、高效、多功能及生理惰性等特性，越来越受到厂家的青睐。它能迅速溶于水中，可单独使用，也可与其他处理剂配合使用，稳定性好，不发生破乳漂油现象，也无沉淀物产生，对非水相体系同样也有效。聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂是目前最理想的新品种，有很好的发展前景。
三、消泡剂的品种
(1)AT230 耐碱型有机硅抑泡剂、消泡剂，具有更好的耐碱性、抑泡性，极少的加入量便能发挥优异消泡效果，并能很好抑制泡沫再生。产品特点：①低添加量具有优异消泡、抑泡及脱泡性能，可很好地控制泡沫再生；②较好的耐碱及耐高温特性；③较高的活性含量，非常适合农药制剂厂再加工或再稀释；④具有良好的相容性，在高温下也有出色的乳液稳定性；⑤不含烷基酚及二氧芑类物质。
(2)AT277 专为高温水相体系设计的耐久性有机硅抑泡剂，黏度低，分散快，特别适合非离子、阴离子水相体系的消泡及抑泡。产品性能稳定，可在较高的温度或较宽的pH值范围内使用。产品特点：①高效能的高温型有机硅抑泡剂；②消泡速度快，抑泡性好；③能在较高温度及较宽pH值范围内使用；④易溶于水，分散快，使用简便，尤其适用于非离子制剂体系的生产作业。
(3)SAG622 黏度低，分散快，尤其适用于非离子和阴离子体系的消泡及抑泡。它亦可在较宽的温度和pH值4～12范围内使用。产品特点：①高效能的高温型有机硅抑泡剂；②消泡速度快，抑泡耐久性好；③易溶于水，使用简便，尤其适用于非离子表面活性剂体系的生产作业；④应用范围宽；⑤贮存稳定性极佳。
(4)KY-2118 一种新型、高效的乳液型消泡剂。该产品具有优良的耐碱性、化学和机械稳定性、消泡迅速和抑泡持久性，并且在水中有良好的分散性，产品无毒无公害。其产品性能在国内同类产品中处于领先水平。
(5)BD-3037 自乳化高效消泡剂,结构式或组分含特殊改性的聚硅氧烷性能特点。本品特别适合用在高温、酸碱或剪切力存在的条件下，以及需要持续保持消泡、抑泡活性的场合，具有极好的耐热性和耐酸碱性及化学稳定性，可在很宽的温度范围内广泛用于各种恶劣体系的泡沫消去和抑制。
(6)CF980 在生物制品发酵中作消泡剂，如黄原胶、衣康酸、氨基酸、L-苯丙氨酸等多种发酵中，也可作发酵工艺后提取中消泡剂。
(7)CF580 特种消泡型表面活性剂与改性聚硅氧烷在特定条件下精制而成的复合型消泡剂。本品克服了以往单一型有机硅消泡剂耐久性差、抑泡时间短的缺点，可以满足整个发酵周期控制泡沫的要求，不需要添加泡敌产品，使用量根据发酵周期以及原辅料起泡特性的不同而定。由于无毒，消泡抑泡性能优越，本品被广泛地采用在各类抗生素、柠檬酸、谷氨酸、酵母、糊树脂等多种发酵消泡工艺中。
(8)SXP-107 采用进口原料，专为高温、高压、酸碱等使用条件苛刻的环境而研制的长效抑泡型聚醚改性有机硅消泡剂。本品选择亲水性强、抑泡持久的聚醚共聚物和疏水性强、破泡迅速的聚硅氧烷为主要成分复配生产。本品不同于一般的乳液消泡剂，它具有自乳化特性，在经受高温灭菌后，能自动恢复乳液状态，不会在发泡体系中破乳、漂油、分层，具有耐高温、高压，耐酸、碱，高剪切，消泡迅速，抑泡持久的极佳性能。由于采用了高效分散剂，在发泡体系中分散均匀，消泡、抑泡效果显著，与同规格普通有机硅消泡剂相比，仅需60%用量即可达到消泡、抑泡要求，性价比较高。
(9)消泡剂3911 一特别设计，专门应用于农药水性体系上的消泡剂。消泡剂3911稳定性极佳，使用容易；在预防泡沫产生上有显著功效，并能迅速地消灭泡沫。产品特点：①用量少，高浓缩，高效能，高经济效益，应用范围广的抑泡及破泡剂；②特别设计用于水性体系的抑泡及破泡剂；③低黏度，易溶于水，分散性佳，使用简单方便；④消泡迅速，耐久性好；⑤贮存稳定性极佳。
目前，在农药行业中应用最广泛、效果普遍反映好的是有机硅酮系消泡剂。有机硅酮的有效物有机硅酮既不溶于水，也不溶于植物油和高沸物油，因而对许多(水相、油相)起泡系统都有效。消泡力和抑泡力强，一般只要1～100mg/L用量即产生好效果。成本低，且不影响产品质量。它的热稳定性、化学稳定性都很好，可在碱性酸性介质及广泛温度范围内应用。特别是化学和生理惰性，使它可以直接用于像医药、食品发酵等要求相当严格的部门。
农药用有机硅消泡剂多数是有机硅酮乳状液型，用于水相系统。这类有机硅酮乳状液已有多种配方组成和制法。除了Tween-80外，适合制备甲基硅酮乳状液的乳化剂还有甲基纤维素，部分水解的VPA 88%～90%等。
当然，农药消泡剂也有用其他类型的，如C8～C10脂肪醇、C10～C20饱和脂肪酸及其酯(包括癸酸、月桂酸、棕榈酸及其酯)、非离子及其复配物，如ATMOS300、ArnoxBP系列、Chimipal PE300、Emcol 14、Nofoam、NOPCOPO-10等。