CN101991976A - 一种固体消泡剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固体消泡剂，其由50～90％的载体、5～20％的消泡活性物、0.5～4％的乳化剂、1～30％的结构剂和5～15％的水组成。制备这种固体消泡剂的方法为：①在一个混合器中加入消泡活性物、乳化剂和结构剂，充分混合，得到混合物A；②将有机载体加入到混合物A中搅拌均匀，得到混合物B；③向混合物B中加入去离子水搅拌均匀，得到混合物C；④将混合物C通过造粒机造粒，然后，将得到的颗粒通过干燥器烘干，即得到固体消泡剂。本发明的固体消泡剂具有优良的消抑泡性能和抗衰减性能，能应用于日化和工业清洗等行业。

Description

一种固体消泡剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种固体消泡剂，尤其是一种利用固体粉末附聚聚硅氧烷来得到的一种固体消泡剂，这类固体消泡剂可以在日化、工业清洗等行业中应用。固体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

泡沫是日化、工业清洗、污水处理、纺织印染等工业过程中常见的现象，不同的体系起泡原因各有不同。例如在工业清洗中，通常要用到工业清洗剂来去除污垢，由于清洗剂中含有大量的表面活性剂，在搅动过程中，表面活性剂会吸附在气泡的周围从而稳定气泡，使得气泡大量聚集而不易消除，这种情形在啤酒瓶、牛奶瓶等清洗、各类设备管道(如换热设备、锅炉、换热管道)的清洗、钢板清洗及机械零件清洗等工业过程中比较突出。泡沫的存在，常常给工业生产带来很大的危害，例如会使生产能力受到大大的限制，造成原料和产品的浪费，延长反应周期，影响产品品质，不利于准确计量，污染环境，引起事故等等，因此，消除危害泡沫变得非常重要。而在有些应用场合，例如洗涤剂组合物用于家庭洗衣，泡沫的生成量需要控制，以保持在一个可接受的水平，而不是完全避免。工业过程中一般通过添加消泡剂来达到消泡目的。按照活性组份的不同类型，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，但与起泡体系相容性差，易从水中析出。非有机硅消泡剂的特点是表面张力比硅油高，不易在泡膜表面铺展开来，一般情况下消抑泡性能不如有机硅的好。因此，在日化、工业清洗等行业中，通常采用有机硅消泡剂。

市场畅销的有机硅消泡剂主要是液体类型的，由于含有大量水份而不能加入到固体类产品中，存在与被消泡的产品相容性差、使用范围不广问题，在清洗行业中，相比较而言，固体消泡剂有独特的优势。市场上的固体消泡剂普遍存在以下问题：(1)抑泡性能不佳；(2)以三聚磷酸钠为载体的固体消泡剂存在环境污染问题；(3)以元明粉为载体的固体消泡剂，长时间放置后容易变潮；(4)以沸石和以淀粉为载体的固体消泡剂对环境友好，不会变潮，但是用传统的结构剂和加工方法依然存在产品很容易变硬，在储存过程中容易发生衰减的问题。这些实例在专利CN101721843A、EP0109247A2、WO9716519A1、US6610752中都有体现。从沸石自身的组成结构上看，其是一个多孔的“笼式”结构，消泡活性物质很容易被“陷”在其中，而不能发挥其作用。从淀粉的性能来看，必须选择合适的结构剂才能赋予产品很好的硬度及消抑泡性能，如果结构剂和加工方法选择不当，依然存在产品很容易变硬，在储存过程中容易发生衰减的问题。

本发明解决的是固体消泡剂的衰减问题，在结构剂中引入聚丙烯酸，并将结构剂和消泡活性物质一起混合添加，再附聚到载体上，这样得到的固体消泡剂由于内部水溶性直链高分子聚合物的作用，吸湿性较强，遇水膨胀，分散性较好，使得消泡活性物质向水中迁移，有效解决了消泡剂在储存过程中发生衰减的问题，从而长期的发挥其消抑泡作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种固体消泡剂，使其具有优良的消抑泡性能和抗衰减性能，可以在日化、工业清洗等行业中得到很好的应用。

技术方案：

一种固体消泡剂，由载体、消泡活性物、乳化剂、结构剂和水组成。制备这种固体消泡剂的方法是将活性物组份、乳化剂和结构剂先充分混合，然后吸附到载体上，最后加水，经过造粒、干燥工序形成流动性好的固体颗粒。

所述的一种固体消泡剂，具体由以下组份组成：

(1)载体

能用作固体消泡剂的载体包括元明粉、三聚磷酸钠、变性淀粉、沸石、碳酸钙、硅藻土。它们单独使用或混合使用。

沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物。4A沸石的多孔结构使其具有较强的钙离子交换能力，且对环境无污染，是理想的吸附剂。变性淀粉是用各种化学试剂处理得到的淀粉，如酸解淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、阳离子淀粉。

载体用量为固体消泡剂总质量的50～90％，优选65～85％。

(2)消泡活性物

本发明的活性物组分为已知材料硅脂，其由聚硅氧烷、白炭黑、硅树脂、催化剂按照特定工艺制备而成，具体制备方法在很多专业文献上能查到。所述的硅脂在25℃时粘度为100～500,000mPa·s。

消泡活性物用量为固体消泡剂总质量的5～20％。

(3)乳化剂

乳化剂属于表面活性剂，包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。优选非离子表面活性剂，其亲水亲油平衡值为2～8，选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性聚有机硅氧烷、油酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或蓖麻油聚氧乙烯醚。

优选脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醚改性聚有机硅氧烷。乳化剂用量为固体消泡剂总质量的0.5～4％。

(4)结构剂

本发明采用的结构剂由B1和B2两部分混合而成：

B1：聚丙烯酸。采用水溶液聚合法，根据引发剂、链转移剂、温度等实验条件的不同可以合成不同分子量的聚丙烯酸。本发明采用的聚丙烯酸分子量为500～100,000，优选1000～20,000。

B2：选自下列的一种或几种的混合物：①纤维素醚，特别是水溶性的或可水溶胀的纤维素醚，例如羧甲基纤维素钠；②柠檬酸或柠檬酸盐类，例如柠檬酸钠、柠檬酸钾；③聚乙烯吡咯烷酮，一种非离子型水溶性高分子化合物，具有很强的膨胀性能和与多类物质的络合能力，同时还具备胶体保护作用、成膜性、粘结性。

B1和B2以任意比例混合，其中B1不能为0，B2可以为0。

结构剂的用量为固体消泡剂总质量的1～30％。

(5)水

为去离子水，用量为固体消泡剂总质量的5～15％。

制备固体颗粒消泡剂的方法如下：

①在一个混合器中加入消泡活性物、乳化剂和结构剂，充分混合，得到混合物A；

②将混合物A加入到载体中搅拌均匀，得到混合物B；

③往混合物B中加入去离子水，搅拌均匀，得到混合物C；

③将混合物C通过造粒机造粒，然后，将得到的颗粒通过干燥器烘干，即得到效果较好的固体消泡剂。

具体实施方式

1、制备活性物组份

按照ZL200610040821.3的例1和例2的方法制备，得到的消泡活性物分别为高粘度硅脂混合物AG和高粘度硅脂混合物BG。

按照ZL200410066187.1中例1和例2的方法制备，得到的消泡活性物分别为低粘度硅脂混合物AD和低粘度硅脂混合物BD。

2、制备实施例固体颗粒消泡剂

根据本发明的固体消泡剂的制备方法和下表1中的配方，制备实施例消泡剂：

表1固体颗粒消泡剂各组分所占的比例(质量百分数，％)

对比例1的配方与实施例3同，但制备方法不同，在制备对比例1的固体消泡剂时，先将活性物和乳化剂混合均匀，再加入载体继续混合均匀，然后往得到的混合物中加入结构剂和水，混合均匀后通过造粒机造粒，再经干燥器烘干即得。

3、固体消泡剂的性能测试：

本发明的固体消泡剂实施例1、实施例2、实施例3、对比例1与市场在售的外来样品按下述方法进行测试。

①洗衣机测试

本测试采用的洗衣机为海尔滚筒洗衣机，型号为：XQG50-BS808A，容量为5kg。

测试方法：往洗衣机里加入50g市售的洗衣粉、0.3g固体颗粒消泡剂和7.5kg水，测试程序为标准洗。洗衣机的视窗上标有5个度量标示，分别为视窗高的0，25％，50％，75％，100％。并各记为“0”，“1”，“2”，“3”，“4”。“0”为起始，表示无泡沫，“4”表示充满泡沫。每5min记录一次泡沫高度，停机时记录。数值越大，表明洗衣机中的泡沫刻度值越高，抑泡性就越差；相同时间内泡沫刻度值越低，说明产品抑泡性能越好。测试结果见表2：

表2洗衣机测试结果

注：上表中“A”表示当时测试；“B”表示样品于40℃环境下放置四周后测试。

通过表2可以看出，实施例固体消泡剂的消抑泡性能优于对比例和外来样品，并且在40℃放置四周后，消抑泡性能变化不明显，具有较好的抗衰减性能。

②卧式循环鼓泡法：

本测试采用的设备为卧式循环鼓泡仪，为南京四新科技应用研究所有限公司制造，用以模拟工业清洗中的喷淋冲洗过程。

测试方法：卧式循环鼓泡仪的玻璃试镜上标0，1，2，3四个度量标示。“0”为起始，表示无泡沫，“3”表示充满泡沫。在卧式循环鼓泡仪里加入14kg的0.3％十二烷基苯磺酸钠水溶液(pH值为13)，然后打开温控开关，将起泡液加热至测试温度80℃，开启空气泵并开始计时，记录泡沫升至一定高度的时间(即为空白时间)，再向其中加入0.5g消泡剂，记录泡沫高度随着时间的变化。泡沫上升到同一刻度所用的时间越长，说明抑泡性能越好。测试结果见表3：

表3卧式循环测试结果

通过表3的测试结果可以看出，在强碱高温环境中，实施例固体消泡剂的消抑泡性能优于对比例和外来样品。

Claims (4)

1.一种固体消泡剂，由载体、消泡活性物、乳化剂、结构剂和水组成，其特征在于：

(1)载体：包括元明粉、三聚磷酸钠、变性淀粉、沸石、碳酸钙和硅藻土，它们单独使用或混合使用，用量为固体消泡剂总质量的50～90％；

(2)消泡活性物：25℃时粘度为100～500,000mPa·s的硅脂，用量为固体消泡剂总质量的5～20％；

(3)乳化剂：选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性聚有机硅氧烷、油酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或蓖麻油聚氧乙烯醚，乳化剂用量为固体消泡剂总质量的0.5～4％；

(4)结构剂：所述的结构剂由B1和B2两部分以任意比例混合而成，其中B1不能为0，B2可以为0：

B1：为聚丙烯酸，分子量为500～100,000；

B2：选自下列的一种或几种的混合物：羧甲基纤维素钠、柠檬酸钠、柠檬酸钾和聚乙烯吡咯烷酮；

结构剂的用量为固体消泡剂总质量的1～30％；

(5)水：为去离子水，用量为固体消泡剂总质量的5～15％；

上述各组分的质量和为100％。

2.根据权利要求1所述的一种固体消泡剂，其中(3)所述的乳化剂，为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醚改性聚有机硅氧烷。

3.根据权利要求1所述的一种固体消泡剂，其中(4)所述的聚丙烯酸，其分子量为1,000～20,000。

4.一种权利要求1所述的固体消泡剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

①在一个混合器中加入消泡活性物、乳化剂和结构剂，充分混合，得到混合物A；

②将有机载体加入到混合物A中搅拌均匀，得到混合物B；

③向混合物B中加入去离子水搅拌均匀，得到混合物C；

④将混合物C通过造粒机造粒，然后，将得到的颗粒通过干燥器烘干，即得到固体消泡剂。