CN101445760A - 一种提高矿物油类消泡剂稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高矿物油类消泡剂稳定性的方法属于精细化工制剂领域，其特征在于它通过在矿物油类消泡剂体系中添加亲水无机粒子组分，在亲水无机粒子均匀分散到矿物油类消泡剂体系，通过强剪切作用后增加了体系的粘度，从而提高了产品的稳定性。这类消泡剂组分包括：(1)70～90％载体，为矿物油；(2)1～15％主要消泡物质，为疏水白炭黑、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)；(3)1～20％消泡助剂，是结构通式为RO(EO)x(PO)yH聚醚物质；(4)3～15％非离子表面活性剂；(5)0.1～5％亲水无机粒子，为亲水的白炭黑、氧化铝、氧化锌、氧化镁。操作步骤为：A.首先将矿物油加入到烧瓶中，然后向其中加入主要消泡物质和消泡助剂，加完后搅拌升温到80～150℃，保温0.5～3h；B.保温结束后，降温到50～80℃加入乳化剂，搅拌均匀后在上述混合物体系的温度降至40℃以下加入亲水无机粒子；C.然后通过胶体磨；D.最后真空脱气，得到稳定性好的混合物即为所制备的矿物油类消泡剂。
Description
技术领域
本发明涉及到一种提高矿物油类消泡剂稳定性的方法，更准确地说，本发明利用亲水无机粒子的表面羟基在矿物油体系中形成氢键增加体系粘度的方法来提高矿物油类消泡剂稳定性。消泡剂属于精细化学品添加剂，因此，本发明隶属于精细化工技术领域。
技术背景
在工业生产中，为了将不溶于水的物质分散在水中，不可避免地要用到表面活性剂来降低油水间的界面张力。工业过程中的剪切作用有助于空气进入到体系中去，而体系中的表面活性剂吸附在泡膜上进一步稳定了泡膜，因此，工业体系中有大量危害泡沫存在。这种问题在造纸、污水处理、乳液聚合和涂料等工业过程中都比较突出。泡沫的存在会带来生产时间延误、产品产量降低等不必要的麻烦，因此，泡沫消除非常重要。工业过程中一般通过消泡剂来消泡。按照活性组分的不同类型，消泡剂主要分为有机硅消泡剂和非有机硅消泡剂。有机硅消泡剂的特点是消泡速度快，抑泡时间长，但与起泡体系的相容性相对较差，易形成硅斑、缩孔等缺陷；而用于非有机硅消泡剂的主要组分包括脂肪醇、脂肪酸(酯)、金属皂、脂肪酸酰胺、聚醚、白炭黑等等，但是由于它们的表面张力比硅油高，不易在泡膜表面铺展开来，因此，一般情况下消抑泡性能不如有机硅的好。相比较而言，由于矿物油型的非有机硅消泡剂的安全性高，因此在涂料、油墨、胶粘剂等体系中比较受青睐。
市售畅销的用于水性涂料、水性油墨和胶粘剂的非有机硅消泡剂主要有布莱克本公司的CF 16、CF 245、CF 246；法国罗地亚公司的681F和691产品等等。但是，这些产品在储存过程中很容易分层。
文献资料关于水性涂料和油墨的非有机硅消泡剂如下：其主要成份包括(1)载体油，不溶于水，常温下为液体，如天然油脂、矿物油或烃等等；(2)疏水粒子，如白炭黑、硬脂酸铝、脂肪酸酰胺、氧化铝、氧化锌等；(3)消泡助剂，如改性聚醚、有机硅改性聚醚等；(4)乳化剂，可以是阴离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂。但是，资料中主要涉及消抑泡性能和涂刷性能测试，没有涉及到关于这些产品的稳定性问题的研究和解决。
本发明主要是通过加入亲水无机粒子，经搅拌、研磨或高速分散等工序使亲水无机粒子均匀分散到矿物油类消泡剂体系中，增加了体系的粘度，从而提高了产品的稳定性。
发明内容
本发明的目的主要是提供一种提高矿物油类消泡剂自身稳定性的方法，并且保持消泡剂优良的消抑泡性能。
技术方案：
一种提高矿物油类消泡剂稳定性的方法，其特征在于所述的矿物油类消泡剂添加了亲水无机粒子组分，在经过搅拌、研磨或高速分散等工序使亲水无机粒子均匀分散到矿物油类消泡剂体系中，增加了体系的粘度，从而提高了产品的稳定性。其原理是利用亲水无机粒子的表面羟基在矿物油体系中形成氢键增加体系粘度的方法来提高矿物油类消泡剂稳定性。
所述的矿物油类消泡剂由以下组分组成：
(1)载体。主要指矿物油，由碳氢化合物组成，包括白油、液蜡、柴油、机油、煤油。这些矿物油室温下为液体，用量为消泡剂总质量的70～90％，这些载体单独使用或混合使用。
(2)主要消泡物质。主要消泡物质包括无机粒子、脂肪酸金属皂、脂肪酸酰胺和有机硅树脂。
其中：所述的无机粒子包括疏水白炭黑、氧化铝、氧化锌或氧化镁中的一种或多种。优选疏水白炭黑，其比表面积为50～300m2/g。
所述的脂肪酸酰胺是由脂肪酸和含氨基物质在催化剂作用下形成的酰胺，脂肪酸包括碳原子数为6～20的脂肪酸，脂肪酸包括饱和的和不饱和的，如月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、油酸；含氨基的物质用以下结构通式表示：
H2N(CH2)nNH2
下标n为1～6的整数，优选n＝2。
所述的脂肪酸酰胺优选由硬脂酸和乙二胺形成的乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)。
主消泡物优选疏水白炭黑、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)中的一种或两者按照任意比例混合，其中疏水白炭黑比表面积为50～300m2/g。
主要消泡物质的用量为消泡剂总质量的1～15％，优选为消泡剂总质量的3～7％。
(3)消泡助剂。消泡助剂主要指的是聚醚结构的物质，其结构通式如下：
RO(EO)x(PO)yH
其中下标x为0～100，y为1～200，优选x为5～20，y为10～50。R为烷基或芳基或烯烃基。所述的烷基为碳原子数为4～20的饱和支链或直链烷基，包括丁基、异丁基、辛基、异辛基、十二碳烷基、十四碳烷基、十六碳烷基、十八碳烷基；所述的芳基包括苯基、甲苯基、苯甲基；所述的烯烃基包括烯丙基、烯丁基。优选R为碳原子数8～18的直链烷基。消泡助剂占消泡剂总质量的1～20％，优选占消泡剂总质量的5～15％。
(4)乳化剂。乳化剂属于表面活性剂，其包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂。优选非离子表面活性剂，其亲水亲油平衡值(HLB)值为8～10，非离子乳化剂主要包括失水山梨醇单硬脂酸聚氧乙烯醚酯(T-60)、失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚酯(T-80)、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯(T-65)、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚。乳化剂用量为整个消泡剂总质量的3～15％，优选5～8％。
(5)亲水无机粒子。亲水无机粒子包括亲水白炭黑、亲水氧化铝、亲水氧化锌、亲水氧化镁，优选亲水白炭黑。比表面积为30～500m2/g，优选50～300m2/g。用量占消泡剂总量的0.1～5％，优选0.5～2.5％。
所述的一种提高矿物油类消泡剂稳定性的方法，是将上述组分通过以下操作步骤实现：首先将矿物油加入到烧瓶中，然后向其中加入主要消泡物质和消泡助剂，完毕后搅拌升温到80～150℃，保温0.5～3h；保温结束后降温到50～80℃加入乳化剂，搅拌均匀后在上述混合物体系的温度降至40℃以下加入亲水无机粒子；然后物料通过胶体磨；最后真空脱气，得到稳定性好的混合物，即为所制备的矿物油类非有机硅消泡剂。
具体实施方式：
实施例1
将26份煤油，10份消泡助剂(x＝10，y＝40，R＝正辛基)和5份EBS一起加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到140℃，保温2h，然后迅速加入到装有50份液体石蜡的搅拌着的反应瓶中，降温至50℃后加入7份乳化剂油酸聚氧乙烯(9)醚，搅拌均匀加入2份比表面积为200m2/g的亲水白炭黑，快速搅拌使亲水白炭黑均匀分散到矿物油体系中，过胶体磨即得本发明消泡剂实施例1。
实施例2
将30份粘度为32mPa·s的机油，8份消泡助剂(x＝8，y＝30，R＝正十二碳烷基)和5份硬脂酸铝一起加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到140℃，保温1h，然后迅速加入到装有50份粘度为35mPa·s白油的反应瓶中，然后温度降到70℃时，向体系中加入5份T—80混合均匀，最后再加入2份比表面积为300m2/g的亲水白炭黑，搅拌均匀使白炭黑均匀分散到消泡剂体系中过胶体磨，即得本发明消泡剂实施例2。
实施例3
将30份粘度为35mPa·s白油，5份消泡助剂(x＝10，y＝40，R＝正辛基)和5份比表面积为200m2/g的疏水白炭黑一起加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到140℃，保温2h，然后迅速加入到装有53份液体石蜡和5份乳化剂油酸聚醚的搅拌着的反应瓶中，使混合均匀，降温至50℃加入2份比表面积为200m2/g的亲水白炭黑，最后在高速分散机上以3000rpm的转速高速分散0.5h，使白炭黑均匀分散到消泡剂体系中，即得本发明消泡剂实施例3。
对比例1
将30份粘度为35mPa·s的白油，10份消泡助剂(x＝10，y＝40，R＝正辛基)和5份EBS一起加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到140℃，保温1h，然后迅速加入到装有50份液体石蜡的反应瓶中，搅拌均匀，在60℃时，再向体系中加入5份油酸聚氧乙烯(6)醚乳化剂混合均匀，过胶体磨即得本发明消泡剂对比例1。
消泡剂的性能测试方法：
1.样品来源：
本发明的消泡剂实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和消泡剂681F
2.测试方法：
(1)离心实验：
测试方法：以3000rpm的转速离心15min，观察分层情况
测试结果如下：
| 消泡剂名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 681F |
| 离心稳定性 | 不分层 | 不分层 | 不分层 | 分层 | 分层 |
(2)高速分散：
测试方法：在1000ml杯中加入50％(纯丙乳液：苯丙乳液＝1：1)水溶液200ml和0.4g消泡剂试样，以2000rpm的转速高速分散10min。停止后立即倒入100ml量筒中，记录达到100ml时的液体重量(g)，数值愈大说明消泡剂抑泡性好。
测试结果如下：
| 消泡剂名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 681F |
| 100ml分散液的重量/g | 87.5 | 88.1 | 87.3 | 68.8 | 87.0 |
通过上述实验，可以看出本专利发明的方法能提高矿物油类消泡剂的稳定性，且产品具有良好的消抑泡性能。
Claims (2)
1、一种提高矿物油类消泡剂稳定性的方法，其特征在于所述矿物油类消泡剂添加了亲水无机粒子组分，通过亲水无机粒子均匀分散到矿物油类消泡剂体系后，增加了体系的粘度，从而提高了产品的稳定性，所述的矿物油类消泡剂由以下组分组成：
(1)载体，选自白油、液蜡、柴油、机油、煤油几种矿物油物质，这些矿物油室温下为液体，它们单独使用或混合使用，用量为消泡剂总质量的70～90％；
(2)主要消泡物质，为疏水白炭黑、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)中一种或两者按照任意比例混合；主要消泡物质的用量为消泡剂总质量的1～15％；其中所述的疏水白炭黑的比表面积为30～500m2/g；
(3)消泡助剂，是聚醚物质，其结构通式如下：
RO(EO)x(PO)yH
其中下标x为0～100，y为1～200，R为碳原子数为4～20的烃基，消泡助剂占消泡剂总质量的1～20％；
(4)乳化剂，为非离子表面活性剂，乳化剂用量为消泡剂总质量的3～15％。
(5)亲水无机粒子，选自亲水白炭黑、亲水氧化铝、亲水氧化锌、亲水氧化镁，用量占消泡剂总质量的0.1～5％；
上述组份按如下步骤操作：
A、首先将矿物油加入到烧瓶中，然后向其中加入主要消泡物质和消泡助剂，加完后搅拌升温到80～150℃，保温0.5～3h；
B、保温结束后，降温到50～80℃加入乳化剂，搅拌均匀后在上述混合物体系的温度降至40℃以下加入亲水无机粒子；
C、然后物料通过胶体磨；
D、最后真空脱气，得到稳定性好的混合物。
2、权利要求1所述的一种提高矿物油类消泡剂稳定性的方法，其中(5)所述的亲水无机粒子为亲水白炭黑，比表面积为30～500m2/g。
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