CN101053801A - 一种消泡剂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚醚改性有机硅消泡剂组合物，按重量份组成为：40～75份A、10～55份B、0.5～2份C和1～5份D，组合物中A、B为主要组分，C、D为辅助成分，A为聚醚改性有机硅消泡剂；B为其他种类的消泡剂；C为增稠助剂；D为乳化剂。本发明还公开了该消泡剂组合物的制备方法。本发明的消泡剂组合物不仅具有聚硅氧烷类消泡剂消泡效力强、表面张力低、挥发性低、无毒、无污染、生理惰性等特点，而且还具有聚醚类消泡剂的耐高温、耐强碱等特性；具有很强的持久消泡、抑泡性能、掺量少、适应性好等特点；性价比高；应用于弹性厚质涂料上效果尤佳。

Description

一种消泡剂组合物及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及到建筑涂料用高性能水性消泡剂组合物及其制备方法，更具体的讲，本发明涉及一种应用于弹性厚质涂料中的高性能水性聚醚改性有机硅消泡剂组合物及其制备方法。

【背景技术】

涂料工业中的泡沫问题对生产、施工和涂膜质量的损害是多方面的：泡沫阻碍颜料和填料的分散，给生产操作带来很大的不方便；由于泡沫的存在，包装时需要分次灌装才能装满，使生产能力下降；此外，气泡的存在往往会造成涂膜表面的缺陷，例如“鱼眼”(凸出的气泡)或气泡破裂后出现的凹坑，这些现象毫无疑问地会破坏表面涂层的外观，严重的话，还会降低或损坏涂层的保护作用。在涂料的生产制造过程中或涂装施工前加入合适的消泡剂、抑泡剂是必要的。

弹性厚质涂料是近年来出现的新型建筑涂料，由于其除具有美化、装饰和保护作用，还能遮盖墙体的毛细裂缝和防止混凝土碳化，市场占有率不断扩大。

为了达到遮盖裂缝的效果，弹性涂料干膜必须具有一定的厚度。众所周知，涂膜的厚度越厚，由于生产和施工过程带入涂层的气泡，特别是细小的气泡不容易消除。

解决这一问题的方法是添加高性能消泡剂。消泡剂发展至今，共经历了四次更新换代，第一代为矿物油、脂肪酸及脂肪酸酯、脂肪酰胺、低级醇类等有机物，如松节油、液体石蜡、豆油、蓖麻油、硬脂酸乙二醇酯、环己醇、二硬脂酰乙二胺等。这类消泡剂价格低廉，目前市场上仍在大量使用。它适合于在液体剪切力较小，所含表面活性剂发泡能力较温和的条件下使用，但对致密型泡沫的消除能力较差。由于有机消泡剂的应用领域具有多样性与特殊性，它往往具有专用性，市场份额已不断萎缩，因此在应用上有局限性。第二代消泡剂为聚醚类消泡剂，聚醚是分子量较低的聚氧乙烯聚氧丙烯的嵌段共聚物，它是一种性能优良的水溶性非离子表面活性剂，与水接触时，醚键中的氧原子能够与水中的氢原子以微弱的化学力结合，形成氢键，分子链节成为曲折形，疏水基团置于分子内侧，链周围变得容易与水结合，当温度升高，分子运动较为剧烈时，曲折形的链会变为锯齿形，失去了与水的结合性，由低温溶解状态升温到呈现混浊的温度，这就是聚醚的浊点，只有当发泡体系的温度超过浊点温度时，聚醚消泡剂才发挥消泡作用。虽然聚醚型消泡剂应用广泛，但因选择性的关系，至今有些领域仍不能使用。第三代消泡剂为有机硅类消泡剂，一般为聚二甲基硅氧烷，某些场合也需要乙基、羟基、苯基等硅氧烷。第三代消泡剂具有如下优点：表面张力低；在水及一般油中的溶解度低且活性高；挥发性低并具有化学惰性；无生理毒性等，但其相对非硅类消泡剂价格偏高，而普通有机硅消泡剂由于表面能低，憎水性强，因此与其它有机物的互溶性差，特别在水相体系中应用效果更差。在喷射染色加工等高剪切高温条件下，现有的普通有机硅消泡剂会产生薄膜状沉淀等污染物而形成斑点。第四代消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂，聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂不仅具有聚硅氧烷类消泡剂消泡效力强、表面张力低、挥发性低、无毒、无污染、生理惰性等特点，而且还具有聚醚类消泡剂的耐高温、耐强碱性等特性。

大量的应用实验证明无论是矿物油类、聚醚类，还是有机硅类消泡剂，应用于弹性厚质涂料中时，其抑泡、消泡效果都不尽人意。目前，国内对聚醚改性有机硅消泡剂的合成与应用研究尚处于起步阶段。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种在弹性厚质涂料中具有良好的抑泡、消泡效果，并且性能好、价格低廉的聚醚改性有机硅类复合型消泡剂，及其制备方法。

一种聚醚改性有机硅消泡剂组合物，按重量份组成为：40～75份A、10～55份B、0.5～2份C和1～5份D，组合物中A、B为主要组分，C、D为辅助成分，A为聚醚改性有机硅消泡剂；B为其他种类的消泡剂，包括矿物油类、聚醚类、有机硅类消泡剂中的一种或几种；C为增稠助剂，包括气相法白碳黑、沉淀法白碳黑、单硬脂酸甘油酯、增稠剂638或氢化蓖麻油等；D为乳化剂，包括Tween系列、Span系列、AtlasG系列、ArlacelG等，如Tween-80、Tween-60、Tween-65、Tween-85、Tween-20、Span-60、Span-65、Span-85、Span-20、Span-40、AtlasG-2079、AtlasG-992中的一种或几种。

上述聚醚改性有机硅消泡剂组合物的制备方法，包括如下步骤：

1)称取A组分加入搅拌釜中；

2)称取B组分；

3)开启搅拌70～80rpm；

4)在搅拌情况下加入B组分至混和均匀，将反应釜温度升高至60～140℃，注意根据体系粘度调整速度和搅拌釜温度，如体系黏度变稠可加快搅拌速度或者降低反应釜温度，然后在搅拌的情况下分步加入C组分和D组分以及适量水，最后体系呈乳白色；

5)开启搅拌1500～2000rpm强力混合30min；

6)混和均匀后冷却至30～50℃，过滤出料包装。

本发明具有以下优点：不仅具有聚硅氧烷类消泡剂消泡效力强、表面张力低、挥发性低、无毒、无污染、生理惰性等特点，而且还具有聚醚类消泡剂的耐高温、耐强碱等特性；具有很强的持久消泡、抑泡性能、掺量少、适应性好等特点；性价比高；应用于弹性厚质涂料上效果尤佳。

【具体实施方式】

聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂，它是在聚硅氧烷链段上通过改性引入聚醚链段。在硅醚共聚物的分子中，硅氧烷链段有亲油性，聚醚链段有亲水性。聚醚链段中聚环氧乙烷链节能提供亲水性和起泡性，聚环氧丙烷链节能提供疏水性和渗透力。聚醚改性有机硅聚合物与其他种类的消泡剂复合，可得高性价比的消泡剂，应用于弹性厚质涂料上效果更佳。

实施例1：

称取75g的分子量在4000～8000的聚醚改性有机硅聚合物加入搅拌釜中；开启搅拌70～80rpm，搅拌30分钟；称取10g的Foamaster50；在搅拌情况下加入反应釜至混和均匀，将反应釜温度升高至60～140℃，体系粘度增加，加快搅拌速度或者降低反应釜温度，分步加入2g气相法白碳黑和1g的Tween-20，然后向反应釜中加入适量水，最后体系呈乳白色；开启搅拌1500～2000rpm强力混合30min；混和均匀后过滤出料包装。

实施例2：

称取40g的分子量在8000～14000的聚醚改性有机硅聚合物加入搅拌釜中；开启搅拌70～80rpm，搅拌30分钟；称取55g的Foamaster309A；在搅拌情况下加入反应釜至混和均匀，将反应釜温度升高至60～140℃，体系粘度降低，调小搅拌速度或者适当升高反应釜温度，分步加入0.5g气相法白碳黑和3g的Tween-20、2g的Span-60，然后向反应釜中加入适量水，最后体系呈乳白色；开启搅拌1500～2000rpm强力混合30min；混和均匀后过滤出料包装。

实施例3：

称取55g的分子量在14000～20000的聚醚改性有机硅聚合物加入搅拌釜中；开启搅拌70～80rpm，搅拌30min；称取20g的Defoamer127；在搅拌情况下加入反应釜至混和均匀，将反应釜温度升高至60～140℃，体系粘度增加，加快搅拌速度或者适当降低反应釜温度，先后加入1g气相法白碳黑、0.5g增稠剂638、0.5g的Tween-20、1g的Tween-60，然后向反应釜中加入适量水，最后体系呈乳白色；开启搅拌1500～2000rpm强力混合30min；混和均匀后过滤出料包装。

与国内外知名公司的产品比较，本发明的消泡剂组合物性能更优。

                                      消泡剂消泡性能比较

消泡剂	起始体积/ml	抑制泡沫时间/s	最终泡沫体积/ml	消除泡沫时间/s	最终体积体积/ml	备注
							实施例1	70	300	85	6	70	泡大
实施例2	70	320	80	5	70	泡大
							实施例3	70	340	75	4	70	泡大
B199旭电化	70	360	75	3	70	泡大
							SN-345科宁	70	250	90	10	70	泡大小不一
Defoamer 334科宁	70	360	75	3	70	泡大
							B-988旭电化	70	300	75	5	70	泡大
Defoamer 155科宁	70	360	75	5	70	泡小

测试方法：称取50g乳液，加入20g水稀释后加入计量的消泡剂，搅拌分散均匀后静置30min以上，然后倒入250ml量筒中，将气泵出气口伸入乳液底部，用小型气泵向其中鼓泡，同时开始计时，待泡沫高度稳定后停止鼓泡，此时所用的时间即为抑制泡沫时间，停止鼓泡后泡沫开始消除，继续记录至泡沫稳定时所用的时间，即为消泡时间。

           消泡剂应用于弹性厚质涂料的性能比较

消泡剂	针孔	泡点	评价
				实施例1	较少	极少	好
实施例2	少	极少	好
				实施例3	少	极少	好
B199旭电化	较少	少，小	好
				SN-345科宁	较少	大小不一	较好
Defoamer 334科宁	少	大小不一	较好
				B-988旭电化	较少	少，小	好
Defoamer 155科宁	多	多	差

注：施涂工具：150#聚氨酯泡沫辊筒。自然干燥。弹性涂料用乳液：国民淀粉公司4700，2800乳液，罗门哈斯公司E2438乳液，巴斯夫公司SC138弹性乳液。

测试方法：称取50g乳液，加入20g水稀释后加入计量的消泡剂，搅拌分散均匀后静置30min以上，然后倒入250ml量筒中，将气泵出气口伸入乳液底部，用小型气泵向其中鼓泡，同时开始计时，待泡沫高度稳定后停止鼓泡，此时所用的时间即为抑制泡沫时间，停止鼓泡后泡沫开始消除，继续记录至泡沫稳定时所用的时间，即为消泡时间。

Claims (2)

1、一种聚醚改性有机硅消泡剂组合物，按重量份组成为：40～75份A、10～55份B、0.5～2份C和1～5份D，组合物中A、B为主要组分，C、D为辅助成分，A为聚醚改性有机硅消泡剂；B为其他种类的消泡剂，包括矿物油类、聚醚类、有机硅类消泡剂中的一种或几种；C为增稠助剂，包括气相法白碳黑、沉淀法白碳黑、单硬脂酸甘油酯、增稠剂638或氢化蓖麻油等；D为乳化剂，包括Tween系列、Span系列、AtlasG系列、ArlacelG等，如Tween-80、Tween-60、Tween-65、Tween-85、Tween-20、Span-60、Span-65、Span-85、Span-20、Span-40、AtlasG-2079、AtlasG-992中的一种或几种。

2、制备权利要求1所述的聚醚改性有机硅消泡剂组合物的方法，包括如下步骤：

1)称取A组分加入搅拌釜中；

2)称取B组分；

3)开启搅拌70～80rpm；

4)在搅拌情况下加入B组分至混和均匀，将反应釜温度升高至60～140℃，注意根据体系粘度调整速度和搅拌釜温度，如体系黏度变稠可加快搅拌速度或者降低反应釜温度，然后在搅拌的情况下分步加入C组分和D组分以及适量水，最后体系呈乳白色；

5)开启搅拌1500～2000rpm强力混合30min；

6)混和均匀后冷却至30～50℃，过滤出料包装。