CN102302869A - 一种固体颗粒抑泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体颗粒抑泡剂及其制备方法，该抑泡剂组分包括50～80％有机载体、10～18％主消泡物质、0.5～4％乳化剂、1～10％结构剂和3～25％去离子水。制备该抑泡剂的方法是：将主要消泡物质和乳化剂充分混合，然后吸附到载体上，再加入结构剂通过造粒、干燥工序形成流动性好的颗粒。所制备的固体颗粒抑泡剂在清洗、污水处理、纺织印染工业过程中具有很好应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体颗粒抑泡剂及其制备方法，本发明利用固体粉末附着聚硅氧烷来制备一种新型固体颗粒抑泡剂，这类固体颗粒抑泡剂可以在清洗、日化、污水处理、纺织印染等行业中应用。固体颗粒抑泡剂属于精细化学品添加剂。因此，本发明隶属于精细化工制剂技术领域。
技术背景
泡沫是工业清洗、污水处理、纺织印染、水泥应用、淀粉糊化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，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、钢板清洗等工业过程中泡沫比较突出。泡沫的存在给工业生产带来很大的危害，例如会使生产能力降低；造成原料和产品的浪费；延长了反应周期；影响产品质量；不利于准确计量；污染环境；引起事故等等。因此，消除泡沫非常重要。工业过程中一般通过添加消泡剂来达到消泡目的，由于消泡剂不仅要求能消除泡沫，也要求有较好的抑泡作用，而且在工业加工中常将其作为抑泡组分用于产品，所以消泡剂也称抑泡剂。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，易形成硅斑，缩孔等缺陷。非有机硅消泡剂的特点是表面张力比聚有机硅氧烷高，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。在工业清洗行业中有机硅消泡剂比较受青睐。US2003211961介绍了一种丙烯酸树脂作为溶胀型载体合成的固体消泡剂，用此方法合成的固体消泡剂价格昂贵；CN1177630A介绍了以无机盐碳酸钠和碳酸氢纳为载体的固体消泡剂，用此方法合成的固体消泡剂易于吸潮；在专利US6165968、US5861368、WO9716519A1、US6610752中都是以沸石为载体合成固体消泡剂。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”其中，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来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。本发明人经过大量的试验和生产，主要是以低粘度聚硅氧烷和交联的高粘度硅脂的混合物为主要消泡物质，将其与有机载体混合，然后通过造粒和干燥完成产品的制备。制备的产品流动性好、抑泡性能好、长期储存性能不衰减。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑泡性能好的固体颗粒抑泡剂，并同时提供这种抑泡剂的制备方法，所制备的固体颗粒抑泡剂抑泡性能好，很少的添加量即可达到彻底消泡和长期抑泡的效果，可以在清洗、日化、污水处理、纺织印染等行业中得到很好的应用。
技术方案：
一种固体颗粒抑泡剂，由有机载体、主消泡物质、乳化剂、结构剂、水组成，而制备这种固体颗粒抑泡剂的方法，是将主要消泡物质和乳化剂充分混合，然后吸附到载体上，再加入结构剂通过造粒、干燥工序形成流动性好的颗粒，来获得满足产品特性的需要。
所述的一种固体颗粒抑泡剂，具体由以下组份组成：
A有机载体
所述有机载体为糊精、淀粉、变性淀粉、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，这些有机载体室温下为固体，它们单独使用或混合使用，载体用量为固体颗粒抑泡剂质量的50～80％。
所述的糊精包括环糊精、麦芽糊精；
所述的变性淀粉包括直链淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉。
B主要消泡物质
所述主要消泡物质由高粘度硅脂和低粘度聚有机硅氧烷按照质量比为1∶1～5∶1复配而成，用量为固体颗粒抑泡剂质量的10～18％。
所述的高粘度硅脂是由有机聚硅氧烷、有机硅树脂、二氧化硅、疏水处理剂、碱性催化剂等通过反应获得。这在现有专业技术资料中可查询得到。
所述低粘度聚有机硅氧烷，在常温下极易与高粘度硅脂混合，提高了初期的消泡性能，解决了主消泡物质分散不均匀的问题。
所述的低粘度聚有机聚硅氧烷结构通式如下：
R1 a(RO)bSiO(4-a-b)/2
分子结构中R、R1的取值相同或不同，为氢原子或一价的取代或非取代的碳原子数为1～20的烃基；下标a是0、1或2；下标b是1、2或3，优选1；且a+b≤3，本发明优选羟基封端的聚二甲基硅氧烷。该聚有机硅氧烷在25℃时运动粘度为100～20,000mPa·s。
C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1～8，选自失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚。优选脂肪醇聚氧乙烯醚。乳化剂用量为固体颗粒抑泡剂总质量的0.5～4％。
D结构剂
结构剂的作用主要是有利于颗粒的形成。所述的结构剂包括丙烯酸马来酸共聚物、柠檬酸钠、柠檬酸钾、烷基糖苷、羟基亚乙基二磷酸、乙二胺二琥珀酸钠。聚合物的分子量不受限制。上述结构剂单独使用或混合使用，混合比例不受限制。结构剂的用量为固体颗粒抑泡剂总质量的1～10％。
E去离子水
去离子水是粘合促进剂，有利于形成固体颗粒。用量为固体颗粒抑泡剂总质量的3～25％。将上述组份通过以下操作步骤制备固体颗粒抑泡剂：
①在一个混合器中加入主要消泡物质和乳化剂，充分混合，得到混合物X；
②将混合物X加入到载体中搅拌均匀，得到混合物Y；
③向混合物Y中加入结构剂和去离子水搅拌均匀，得到混合物Z；
④将混合物Z通过造粒机(造粒机可以为圆盘式造粒机、摇摆式造粒机、挤压式造粒机、转鼓式造粒机或喷雾式造粒机等)造粒，然后，将得到的颗粒通过干燥器(干燥器可选用喷雾干燥器、带式干燥器、吸附式干燥器或冷冻式干燥器等)烘干，即得到效果较好的固体颗粒抑泡剂。
具体实施方式
实施例：
1、主要消泡物质制备
高粘度硅脂按照专利CN200610040821.3的例1和例2的方法制备，得到的消泡活性物分别为X1和X2。
低粘度聚有机硅氧烷分别为25℃时运动粘度为100mPa·s、10,000mPa·s、20,000mPa·s的羟基封端的聚二甲基硅氧烷，记为B1、B2、B3。
2、制备实施例固体颗粒抑泡剂
具体实施例各组成物质之间的比例见下表：
表1固体颗粒抑泡剂各组分所占的比例(质量百分数，％)
将上表中的各组分按前面提到的本发明的制备方法分别制得固体颗粒抑泡剂实施例1、实施例2、实施例3。
3、固体颗粒抑泡剂的性能测试：
将本发明的固体颗粒抑泡剂实施例1、实施例2、实施例3与对比例1按下述方法进行测试。
①洗衣机测试
测试方法：在容量为6kg的洗衣机里加入50g市售的洗衣粉，0.4g固体颗粒抑泡剂，测试程序为标准洗。洗衣机的门上标有5个度量标示，分别为门高的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高度越高，抑泡性就越差；相同时间内泡沫高度越低，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“M”表示当时测试；“N”表示样品在40℃放置四周后测试。)
②卧式循环鼓泡法：
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℃，开启空气泵等泡沫升至一定高度(升至一定高度的时间即为空白时间)时，再向其中加入0.5g消泡剂，记录泡沫高度随着时间的变化规律。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
通过上述测试，可以看出本专利发明的颗粒抑泡剂使用很少的添加量即可达到彻底消泡和长期抑泡的效果；并且老化前后颗粒抑泡剂的消抑泡性能变化不明显，有较好的抗衰减性能。通过与对比例1进行性能测试对比，利用高粘度硅脂和低粘度聚有机硅氧烷复配作为主要消泡物质的固体颗粒抑泡剂消抑泡性能要明显好于直接用高粘度硅脂做为主要消泡物质的固体颗粒抑泡剂。
Claims (6)
1.一种固体颗粒抑泡剂，其特征在于它包括以下组分：
(1)有机载体，包括糊精、淀粉、变性淀粉、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素及羟丙基纤维素、聚丙烯酸胺、聚乙烯醇，它们单独使用或混合使用，有机载体用量为固体颗粒抑泡剂总质量的50～80％；
(2)主要消泡物质，由高粘度硅脂和低粘度聚有机硅氧烷以质量比为1∶1～5∶1复配而成，主要消泡物质用量为固体颗粒抑泡剂总质量的10～18％；
(3)乳化剂，选自失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或蓖麻油聚氧乙烯醚，乳化剂用量为固体颗粒抑泡剂总质量的0.5～4％；
(4)结构剂，选自丙烯酸马来酸共聚物、柠檬酸钠、柠檬酸钾、烷基糖苷、羟基亚乙基二磷酸、乙二胺二琥珀酸钠，它们单独使用或混合使用，结构剂用量为固体颗粒抑泡剂质量的1～10％；
(5)去离子水，用量为固体颗粒抑泡剂总质量的3～25％；
上述各组分的质量和为100％。
2.如权利要求1所述的一种固体颗粒抑泡剂，其中(1)所述的糊精，选自环糊精或麦芽糊精。
3.如权利要求1所述的一种固体颗粒抑泡剂，其中(1)所述的变性淀粉，选自直链淀粉、氧化淀粉、阳离子淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种固体颗粒抑泡剂，其中(2)所述的高粘度硅脂由有机聚硅氧烷、有机硅树脂、二氧化硅、疏水处理剂、碱性催化剂通过反应获得。
5.如权利要求1所述的一种固体颗粒抑泡剂，其中(2)所述的低粘度聚有机硅氧烷结构通式为R1 a(RO)bSiO(4-a-b)/2，优选为羟基封端的聚二甲基硅氧烷，在25℃时粘度为100～20,000mPa·s。
6.一种权利要求1所述的固体颗粒抑泡剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
①在一个混合器中加入主要消泡物质和乳化剂，充分混合，得到混合物X；
②将混合物X加入到有机载体中搅拌均匀，得到混合物Y；
③向混合物Y中加入结构剂和去离子水搅拌均匀，得到混合物Z；
④将混合物Z通过造粒机造粒，然后，将得到的颗粒通过干燥器烘干，即得到固体颗粒抑泡剂。
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