CN101780383A - 水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法，由消泡活性物质、浮化物质和分散介质组成，其中的消泡活性物质由炔醇、高级脂肪醇和甘油聚醚组成，其中的浮化物质由阴离子浮化剂和非离子乳化剂组成，其中的分散介质由水和乙二醇组成。本发明消泡剂在具有优异的消泡和抑泡作用的同时，更具有优良的润湿性能和稳定性，特别适合水基涂料和油墨等体系。

Description

水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及消泡剂及其制备方法，具体涉及一种应用于水基体系的水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，溶剂体系已进入成熟期并开始向衰退期过渡，而近年来在环保、安全和健康的市场要求下，水基体系的涂料和油墨等因具有的独特优势已成为目前最具发展前景的品种，水基体系正处于成长期，发展速度很快，品种质量日趋完善，其地位与技术正在不断的提高，极有可能完全取代其他油墨并占领印刷市场，越来越受到重视，使用面逐渐扩大。在中国，水基体系所占的比例仍然较低，处于研发和生产的初步阶段，尤其是由于水基体系中高含量的乳化剂和分散剂的存在，会产生大量泡沫，消泡与抑泡是体系很重要的问题。

市场上消泡剂种类繁多，有低碳醇、矿物油、有机极性化合物及硅树脂等。相比较而言，有机硅类的消泡剂被认为是水性体系中高效的消泡剂。目前国内外也有很多关于水基体系的消泡剂专利，像CN1919936A、US6686320、CN1676544等，这些均为有机硅或者硅聚醚类消泡剂，还有矿物油类消泡剂。虽然已知的消泡剂能够很好的被利用来抑制和消除水基体系中的泡沫，但还存在一些尚不能满足或未能满足的要求，如此类消泡剂以与水相不相容而达到消泡目的，若处理不好容易产生涂膜表面缺陷，且稳定性不能达到满意的效果，其不能兼顾消泡能力、抑泡能力、润湿能力、体系稳定性和相容性等。

消泡剂的核心是消泡活性物质，它直接决定了消泡剂产品的性能。专利CN95101894.9中介绍的炔醇类表面活性剂是近十多年来开发的新型非离子表面活性剂，非离子表面活性剂具有洗涤、分散、润湿、增溶等作用，但某一种表面活性剂在实际应用中往往只能发挥一种作用，而其它性能会受到限制或是抑制。

发明内容

本发明的目的是：提供一种水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法，通过本发明方法制备的消泡剂中的各组分协同增效，使消泡剂稳定性好、表面张力小、表面活性高、消泡能力强、抑泡时间长、用量小。

本发明的技术解决方案是：消泡剂由消泡活性物质、浮化物质和分散介质组成；其中的消泡活性物质由炔醇类、高级脂肪醇和甘油聚醚组成，消泡活性物质为总质量的25-50％；其中的浮化物质由阴离子浮化剂和非离子乳化剂组成，乳化物质为总质量的5-10％；其中的分散介质由水和乙二醇组成，分散介质为总质量的40-70％。

其中，所述的炔醇类活性物质为炔醇或炔二醇，以炔二醇为佳，包括甲基丁炔醇、2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇或3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇，炔醇为总质量的5-10％，以6-8％为佳。

其中，所述的高级脂肪醇活性物质为C7-C30的长链醇，以C7-C16为佳，包括4-甲基-2-己醇、异辛醇、3-庚醇、异构十三醇、2-己基癸醇、十四醇或十六醇，高级脂肪醇为总质量的5-15％，以8-15％为佳。

其中，所述甘油聚醚为聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，甘油聚醚为总质量的15-25％，以15-20％为佳。

其中，所述的乳化物质为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂，HLB值为7-18，以8-12为佳，包括烷基酚乙氧基化物、脂肪酸烷氧基化物、脱水山梨糖醇烷基酯、烷基苯磺酸盐、脂肪醇硫酸盐、聚氧乙烯聚氧丙稀嵌段共聚物或聚乙烯醇，浮化物质为总质量的5-10％，以6-8％为佳。

其中，所述的分散介质中的乙二醇的用量为总质量的1-5％。

其中，所述的水乳液型非硅类消泡剂的制备方法为：将乳化物质和消泡活性物质溶于分散介质中，30-50℃高速搅拌0.5-2小时形成预乳化液，预乳化液再通过均化器均化2-3小时即得消泡剂。

其中，所述的消泡剂为稳定的细乳液体系，粒径为200nm。

其中，炔醇类的通式为R₁C≡CR₂，R₁和R₂分别为相同或者不同的脂肪醇基；所述的炔醇是一类多功能的新型非离子表面活性剂，炔醇类物质不仅是消泡活性物质，而且可以充当表面活性剂和润湿剂，炔醇类物质的用量对产品性能有决定性作用，因其国内生产较少，主要依靠进口，价格昂贵，因此选择合适用量以降低成本。

其中，高级脂肪醇的通式为ROH，R为C7-C30的烃基。

其中，甘油聚醚的结构通式为R{O(EO)_m(PO)_nH}₃，R为CH₂CH₂CH₂，m和n代表环氧乙烷和环氧丙烷的聚合度，为1-50的整数，分子量为500-2000。

其中，所述的乳化物质的使用必须兼顾乳液的稳定性和消抑泡性能；如果用量太少，乳液的稳定性将变差，与应用体系的相容性也会变差；如果用量太多，则影响消泡剂的消泡和抑泡性能。

其中，本发明消泡剂的生产原料均可从市场购买得到。

本发明具有以下优点：

1.炔醇与高级脂肪醇和甘油聚醚复配时，发挥协同效应，可以增强这两种物质的消泡与抑泡能力，使得消泡剂表面张力小，表面活性高，消泡能力强，抑泡时间长，用量小，而且乳液体系的粒径只有200nm，使得更小量的消泡剂具有很强的作用。

2.因为采用了先进的均化技术和微乳液技术，将消泡活性物质粉碎成纳米级液滴，有足够的乳化剂吸附在液滴表面维持液滴的稳定，使得消泡剂化学性质稳定，可以放置三个月以上而不分层。

3.本发明的消泡剂使用的表面活性剂与水基体系的表面活性剂有良好的兼容性和相容性，不会有化学冲突，使得其在水基体系中容易分散，且能保持较小的液滴，不易聚集成大消泡剂液滴，避免分散不良而导致不良后果。

4.炔醇的分子量低，较易扩散.分散性好，烃基中的支链基团基本上都是小基团甲基，结构中又有两个极性基团，这些结构特点赋予炔醇以良好的润湿性；炔醇中的烃支链减弱了相邻分子间的吸引力，在气液界面形成可压缩、易透气的扩展膜，因而本身不易形成泡沫，具有一定的消泡能力；炔醇的消泡和润湿使得本发明的消泡剂具有优异的消泡性能和良好的润湿性能。

5.本发明的制备方法简单，易操作，具有很好的耐酸耐碱性，原料来源方便，性价比高。

具体实施方式

下面通过具体实施例说明本发明的技术解放方案，实施例不能理解为对本发明技术解决方案的限制。

实施例1：

将1份乙二醇与48份水混合形成水溶液，将水溶液升温至30℃并保持，将8份4-辛基酚乙氧基化物、8份甲基丁炔醇、15份4-甲基-2-己醇和20份聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌1小时形成预乳化液，将预乳化液均化2.5小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例2：

将1份乙二醇与62份水混合形成水溶液，将水溶液升温至50℃并保持，将6份脂肪酸甲酯磺酸钠、7份2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、9份异辛醇和15份聚氧丙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌0.5小时形成预乳化液，将预乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例3：

将1份乙二醇与69份水混合形成水溶液，将水溶液升温至40℃并保持，将5份脱水山梨糖醇单十八酸酯、5份3，5-二甲基-1-己炔-3-醇、5份3-庚醇和15份聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌2小时形成预乳化液，将预乳化液均化3小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例4：

将3份乙二醇与40份水混合形成水溶液，将水溶液升温至35℃并保持，将10份十二烷基苯磺酸钠、7份3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、15份异构十三醇和25份聚氧丙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌1小时形成预乳化液，将预乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例5：

将5份乙二醇与35份水混合形成水溶液，将水溶液升温至40℃并保持，将10份聚乙烯醇、10份3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、15份异构十三醇和25份聚氧丙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌0.5小时形成预乳化液，将预乳化液均化3小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例6：

将3份乙二醇与52份水混合形成水溶液，将水溶液升温至45℃并保持，将8份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、7份5-二甲基-1-己炔-3-醇、10份2-己基癸醇和20份聚氧丙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌2小时形成预乳化液，将预乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例7：

将3份乙二醇与67份水混合形成水溶液，将水溶液升温至50℃并保持，将5份丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚、5份2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、5份十四醇和15份聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌2小时形成预乳化液，将预、乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例8：

将4份乙二醇与57份水混合形成水溶液，将水溶液升温至30℃并保持，将7份丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚、5份2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、9份十六醇和18份聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌2小时形成预乳化液，将预、乳化液均化3小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例9：

将5份乙二醇与39份水混合形成水溶液，将水溶液升温至35℃并保持，将8份聚乙烯醇17-92、8份3，5-二甲基-1-己炔-3-醇、15份十六醇和25份聚氧丙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌0.5小时形成预乳化液，将预乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例10：

将5份乙二醇与50份水混合形成水溶液，将水溶液升温至45℃并保持，将8份聚乙烯醇17-92、7份3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、10份十四醇和20份聚氧丙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌1小时形成预乳化液，将预乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例11：

将5份乙二醇与65份水混合形成水溶液，将水溶液升温至50℃并保持，将5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、5份3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、5份十六醇和15份聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌1小时形成预乳化液，将预乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

实施例12：

将3份乙二醇与59份水混合形成水溶液，将水溶液升温至40℃并保持，将6份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、6份3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、10份十六醇和16份聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚加入体系，转速600rpm搅拌1小时形成预乳化液，将预乳化液均化2小时，得到粒径为200nm的消泡剂。

消泡和抑泡性能测试：

本测试的样品来源于实例1和实例2。

使用通气鼓泡法来测量消泡和抑泡性能；称取0.1g的试样(精确到0.1mg)，加10ml水稀释搅匀，即得消泡剂稀释液；称取1.0g(精确到0.1mg)十二烷基苯磺酸钠放入1000ml烧杯中，加入400ml水小心搅拌至全溶，烧杯放入恒温水浴锅中保温，再将鼓泡仪鼓泡头放置于烧杯内的溶液底部，以2L/min鼓气量开始鼓泡，待泡沫至杯口时，快速均匀地加入消泡剂稀释液，同时启动秒表，记录泡沫消至液面的时间为消泡时间，消泡时间短，消泡效果好；泡沫再次升到600ml、800ml和1000ml的时间为抑泡时间，抑泡时间越长，抑泡效率高；本测量是在室温下进行，还可以通过改变水浴温度以测试不同温度下的消泡和抑泡性能；结果如表1所示。

表1消泡与抑泡性能测试

消泡剂	消泡时间(s)	至600ml抑泡时间(min)	至800ml抑泡时间(min)	至1000ml抑泡时间(min)	总体评价
						实例1	8	14	25	40	较好
实例2	10	13	22	36	较好

消泡剂与油墨结合的涂覆和润湿性能测试：

本测试的样品来源于实例4和实例5。

室温下，将0.1％消泡剂加入到未加消泡剂的油墨中，取出少量置于干净的玻璃平板上，然后用涂布棒将其涂平，观察油墨在玻璃板上的状态；结果如表2所示。

表2涂覆性能测试结果

消泡剂	润湿性	湿膜性能	总体评价
				实例4	很好	无缩孔开花	较好
实例5	很好	无缩孔开花	较好

Claims (8)

1.一种水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于：消泡剂由消泡活性物质、浮化物质和分散介质组成；其中的消泡活性物质由炔醇类、高级脂肪醇和甘油聚醚组成，消泡活性物质为总质量的25-50％；其中的浮化物质由阴离子浮化剂和非离子乳化剂组成，乳化物质为总质量的5-10％；其中的分散介质由水和乙二醇组成，分散介质为总质量的40-70％。

2.根据权利要求1所述的水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于：所述的炔醇类活性物质的通式为R₁C≡CR₂，R₁和R₂分别为相同或者不同的脂肪醇基；其为炔醇或炔二醇，以炔二醇为佳；其中包括甲基丁炔醇、2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇或3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇；炔醇类活性物质为总质量的5-10％，以6-8％为佳。

3.根据权利要求1所述的水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于：所述的高级脂肪醇活性物质的通式为ROH，R为C7-C30的长链醇，以C7-C16为佳；其中包括4-甲基-2-己醇、异辛醇、3-庚醇、异构十三醇、2-己基癸醇、十四醇或十六醇；高级脂肪醇为总质量的5-15％，以8-15％为佳。

4.根据权利要求1所述的水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于：所述甘油聚醚的结构通式为R{O(EO)_m(PO)_nH}₃，R为CH₂CH₂CH₂，m和n代表环氧乙烷和环氧丙烷的聚合度，为1-50的整数，分子量为500-2000；优选聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，甘油聚醚为总质量的15-25％，以15-20％为佳。

5.根据权利要求1所述的水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于：所述的乳化物质为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂，HLB值为7-18，以8-12为佳；其中包括烷基酚乙氧基化物、脂肪酸烷氧基化物、脱水山梨糖醇烷基酯、烷基苯磺酸盐、脂肪醇硫酸盐、聚氧乙烯聚氧丙稀嵌段共聚物或聚乙烯醇；浮化物质为总质量的5-10％，以6-8％为佳。

6.根据权利要求1所述的水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于：分散介质中的乙二醇的用量为总质量的1-5％。

7.根据权利要求1所述的水乳液型非硅类消泡剂的制备方法，其特征在于制备方法为：将乳化物质和消泡活性物质溶于分散介质中，30-50℃高速搅拌0.5-2小时形成预乳化液，预乳化液再通过均化器均化2-3小时即得消泡剂。

8.根据权利要求7所述的水乳液型非硅类消泡剂的制备方法，其特征在于：消泡剂为稳定的细乳液体系，粒径为200nm。