专著节录
发泡与消泡qt090905-9
黄德丰 库爱莲 江西科技情报研究所
原载：原载：化工小商品生产法第六集（1990）；119-123
网上来稿：nene-9
合成洗涤剂对沾有污垢的被洗基体进行洗涤时，或合成洗涤剂的水溶液受到机械力作用时，都会产生或多或少的泡沫，这种能促进发生泡沫，同时形成闭孔或联孔结构状态的物质，称之为发泡剂。在合成洗涤剂的组分中，这类发泡物质是指表面活性物，其中包括天然的(如蛋白质、植物胶或皂草甙等)和合成的(如阴离子型、阳离子型、两性离子型及非离子型表面活性物)表面活性物，因此，发泡(或称起泡)是表面活性物的一个重要性质。
所谓泡沫，是指气相分散于液相中的一种分散体系。泡沫之间有液膜(或称之为泡壁)间隔，彼此不能连通，且不能与相邻的连续气相连通。要得到稳定的泡沫，必须加入一定量的表面活性物作为起泡剂和稳泡剂，并要求起泡剂的分子应是长链的，因为碳链愈长，碳链间的范德华引力也就愈大，液膜的机械强度随之也愈高。然而，这却不利于表面张力的降低，因此，疏水性碳链还不能过份地长，其长短应介于润湿剂与表面活性物之间为宜。
另一方面，气泡之间的液膜还同时受到地心引力及曲面压力的影响，结果导致液膜中的液体逐渐流失，使液膜越来越薄，会使气泡容易破裂。因此，还必须增加洗涤液的粘度。但是，过大的粘度，又使液膜易脆，液膜内的起泡剂分子不能自由移动，当液膜局部受损时，不能迅速弥补受损之处，反而促使泡沫破裂。
表面活性物在水溶液中产生泡沫的首要条件，是通过机械力往溶液中引入空气，才会产生周围被定向排列的单层表面活性物包覆的气泡，此时表面活性物分子中的疏水性基团都朝向气泡的内部，而分子中的亲水性基团都朝向溶液，相联接的气泡靠浮力浮到溶液的表层上，进而跑到空气相中，当上升的气泡穿透液面时，又会把液面的一层表面活性物分子吸附携带上去，从而形成了气相中的气泡泡膜和液相中的气泡泡膜，这两种气泡泡膜的区别，在于前者有两层表面活性物分子，后者只有一层。
当泡沫形成时，体系的表面积必然增加，自由能也随之增加，反而使该体系处于不稳定的状态，导致泡沫容易破裂，这时若仅加入起泡剂，会降低气相与液相界面的表面能，使表面张力降低，同时，又使泡沫的起始高度增加，但不能促使泡沫稳定，因此，还必须加入稳泡剂，让泡沫具有坚固的壁膜和良好的机械强度。
表面活性物吸附在气体上，形成泡沫所需的功，称之为发泡力，该发泡力是泡沫的表面积与表面张力的乘积。由此可见，泡沫的多少并不完全意味着合成洗涤剂去除被洗基体上污垢的强弱，也就是说，高的泡沫量，可能有弱的去污力；低的泡沫量，可能有强的去污力。这种情况，一方面与洗涤时产生的表面张力有关，另一方面与泡沫的稳定性有关。
要使泡沫稳定，就要使气泡的泡膜富有弹性，即当气泡的泡膜受到扩展而变薄时，必须有一种由扩展过程产生的回复力来抵御面临破裂的危险．防止气泡泡膜因继续扩展而导致最终发生膜的破裂，此种回复力可认为是由新形成的表面显示出较高的表面张力所产生的。
当气泡的泡膜受到部分扩展时，表面活性物的局部浓度会随之降低，在降低的瞬间，所扩展部分的表面张力常比邻近区域的要大许多，出现了从扩展部向外辐射的表面张力梯度。同时，将邻近区域的液体向扩展部拉过来，以阻止泡膜的继续扩展，并使泡膜增厚。为使上述机理能有效地实行，关键是使扩展部的表面张力不要降低得过快，否则，气泡的泡膜很容易破裂，表面活性物也就由发泡性转化变成消泡性。
其实，消泡的函义包括两种，一种是用适当的方法去破坏已形成的气泡；另一种是添加某一物质，尽可能地去抑制气泡的形成。这后一种情况，就需要向洗涤体系中添加一定量的消泡剂。当合成洗涤剂对被洗基体上的污垢进行洗涤时，消泡剂分子便会扰乱气泡泡膜中间的定向膜的力学平衡，从而使气泡的泡膜遭到破坏，或抑制其发泡能力。这类消泡剂的种类繁多。诸如烃类、高级醇类、高级脂肪酸及其皂类、酯类、醚类、聚醚类、胺类、酰胺类、有机硅及无机化合物等等。
像白色蜡状的有机硅化合物，虽然不溶于水，但能分散在
下面再回到发泡问题上。
表面活性物的发泡力常随着该表面活性物疏水基团中直链长度的增加而增强，直至达到某一最大值。一般地说，优良的发泡剂要求具有中间碳链长度为C14-C16的结构。
对离子型表面活性物来说，由于其分子中定向离子端之间的相互排斥，使界面液膜中的分子不能足够地紧密聚集，以便导致液膜不能具有良好的机械稳定性。为此，可在合成洗涤剂中加入少量长链的极性化合物，像如下结构的化合物：
C11H23-CO-N（C2H4OH）2 或 C12H25NO（CH3）2
另外，在由离子型表面活性物组成的合成洗涤剂中，采用增加平衡离子的方法。如用镁离子替代钠离子，以增强所添加的离子(镁离子)与该表面活性物离子之间的缔合作用，该作用有利于降低气泡泡膜内带相同电荷离子型亲水性基团之间的静电排斥，从而促使其较紧密地聚集。
最后，增强表面活性物的发泡力，还可采用在该表面活性物分子上增加能与水分子相互作用的官能团的办法，这种可水合的官能团，能降低表面活性物分子向表面迁够的速度，同时，也使含有键合水分子的液膜的稳定性得到提高。
一般说来，低分子量的表面活性物容易起泡，高分子量的发泡性较差。如非离子型表面活性物，就没有像阴离子型表面活性物那样易于起泡，而且泡沫的稳定性也很差，这是因为在非离子型表面活性物分子中，含有大量的平均分布的醚键结构，导致形成强度较差的吸附膜，从而降低了泡沫的稳定性。因此，非离子型表面活性物，尤其是含有环氧丙烷或环氧乙烷嵌段聚合的聚醚型非离子型表面活性物，是有名的低泡性表面活性物，甚至可当作消泡剂使用。