CN102675657A - 一种聚乙烯醇pva水溶液用抑泡消泡剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是涉及一种聚乙烯醇PVA水溶液用抑泡消泡剂的制备方法，这种PVA水溶液用抑泡消泡剂由重量份：主消泡破泡剂30~50；协同消泡剂1~5；分散湿润剂3~5；增溶剂5~10；水40~60组成；这种PVA水溶液用抑泡消泡剂是一种在水中分散的混合物，其混合是在80~95℃下经过高速搅拌30分钟分散而成。本发明制得的抑泡消泡剂适用于高浓度和高粘度PVA水溶液的配制过程，添加0.3–1%就具备优异的抑泡和消泡作用。

Description

一种聚乙烯醇PVA水溶液用抑泡消泡剂的制备方法

技术领域

本发明是涉及一种消泡剂，特别涉及一种聚乙烯醇（PVA）水溶液用抑泡消泡剂的制备方法，适用于高浓度和高粘度PVA水溶液的配制过程。

背景技术

PVA在配制成水溶液时，是先分散在冷水中，然后在搅拌下加热溶解，一般要加热到90℃~95℃，完成溶解后，然后在这个温度下保持30分钟左右，并维持搅拌。因为PVA具有表面活性的作用，所以在整个溶解过程中会随着搅拌而产生大量的泡沫，并随着PVA的溶解而使水溶液的粘度增大而不容易消除。特别是当PVA在水中的浓度大于10%时就更难消除。而本发明制备的PVA水溶液用抑泡消泡剂，不但在PVA的溶解过程中能有效抑制泡沫的产生，而且同时具有很强的泡沫消除作用。在PVA的溶解过程中基本上不产生泡沫，就是高速搅拌下产生少量的泡沫，在停止搅拌后泡沫也很能迅速消除。

本发明的应用和使用领域为聚乙烯醇（PVA）溶液法流延薄膜的生产。聚乙烯醇水溶性薄膜的生产一般采用溶液流延法进行生产，生产中首先要配制固含量在15%以上的聚乙烯醇水溶液，然后用这种水溶液流延到钢带或者钢辊上进行加热干燥成膜。由于配制的聚乙烯醇水溶液浓度较高粘度也高，为了加快PVA在水中的溶解和均匀，生产中一般采用加热和搅拌溶解，由此溶液容易产生大量的泡沫，而且极不容易消除。现有的消泡方法有以下几种：1、添加消泡剂，常用的消泡剂一般是一些非极性物质，如甲基硅油，矿物油如白矿油和正丁醇等，而这些油性的非极性物质与PVA水溶液体系的相容性差，在流延干燥时很容易析出而产生油斑使薄膜产生很明显的缺陷；由于相容性差也使薄膜在后续的使用中容易产生问题，如热封性能、印刷性能等，都会因为这些油性的非极性物质产生不良的作用。2、使用超声波消泡，其特点是要增加消泡设备和装置，而且此设备只能消除溶液内部的泡沫，对表面的泡沫难以消除，所以还必须用其他的手段消除溶液表面的泡沫。3、保温静置自然消泡，其特点是耗能，而且时间很长，不利于生产。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的上述不足，提供一种聚乙烯醇PVA水溶液用抑泡消泡剂的制备方法，本发明制得的抑泡消泡剂适用于聚乙烯醇溶液法流延水溶膜生产中。本发明是通过以下技术方案实现的。

一种聚乙烯醇PVA水溶液用抑泡消泡剂的制备方法，具体是在水中将以下组分混合和分散而成，按重量份数计，所述组分包括： 

主消泡破泡剂             30~50 

       协同消泡剂                1~5 

       分散湿润剂                3~5 

       增溶剂                    5~10 

       水                        40~60。

进一步优化的，上述制备方法中所描述的主消泡破泡剂是根据聚乙烯醇PVA水溶液原料体系组成而选定的多元醇脂肪酸酯类非离子型表面活性剂物质。这是由于在生产聚乙烯醇水溶膜时一般会添加一定量多元醇为主的增塑剂，所以主消泡破泡剂是由一种或者二种多元醇脂肪酸酯非离子型表面活性剂组成。如：三聚甘油单硬脂酸酯、六聚甘油单硬脂酸酯、十聚甘油六硬脂酸酯、三聚甘油单油酸酯、三聚甘油单月桂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、单月桂酸甘油酯、硬脂酸单甘油酯、单硬脂酸双甘油酯、油酸单甘油酯等。其使用量为30~50%。 

进一步优化的，上述制备方法中所述协同消泡剂是一类对水性溶液具有很强抑泡和消泡作用和具有化学惰性的超细粉体材料。这种惰性超细粉体材料是指具有较高熔点的超细合成蜡粉，这种合成蜡粉是指细度粒径为2~6微米的超细粉体，蜡粉熔点在100℃以上，如：聚乙烯蜡粉、高密度聚乙烯蜡粉、氧化聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉、聚四氟乙烯蜡粉、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡粉等。其使用添加量为：1~5%。

进一步优化的，上述制备方法中所述分散湿润剂是指亲水亲油平衡值在7~9区间的非离子型表面活性剂，如：聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧乙烯（5EO）羊毛醇醚、聚氧乙烯脂肪酸等。其使用添加量为：3~5%。

进一步优化的，上述制备方法中所述增溶剂是指亲水亲油平衡值在13~18区间的非离子表面活性剂，如：聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯（4EO）失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯（24EO）胆固醇醚、聚氧丙烯（20PO）羊毛醇醚、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯（16EO）羊毛醇醚、聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单油酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单月桂酸酯等。其使用添加量为：5~10% 。

进一步优化的，上述制备方法中所述各组分先在水中进行分散，是通过加热和高速搅拌来实现的，水的使用量为40~60%。 

进一步优化的，上述制备方法中所述各组分计量后放入带加热夹套的高速搅拌机中，启动高速（1500~3000转/分）搅拌分散5~10分钟后，开始通过高速搅拌机的夹套进行加热，加热到80~95℃，在此温度保温下继续进行高速搅拌分散15~30分钟，然后降温至室温出料备用。 

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

在PVA水溶液配制的任何阶段加入都有效，最好是一开始就添加进去，这样在PVA加热溶解过程中都能发挥作用，不但能抑制泡沫的产生，而且消泡作用也非常强，即使对于高速搅拌而产生的泡沫在搅拌停止后也能迅速消除，并且在加热至90℃~95℃的高温下也不会减弱其抑泡和消泡作用。而且本发明的抑泡消泡剂与PVA树脂水溶液的体系相容性极好，就是添加到5%的使用量，在PVA成膜后也不会析出，也不影响薄膜后期的热封和印刷性能。但一般添加0.3~1%就具有很优异的抑泡和消泡效果。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的具体详细描述，但本发明的实施和保护范围不限于此。

实施例1

主消泡破泡剂：40kg（成分组成：三聚甘油单硬脂酸酯18kg；丙二醇单月桂酸酯22kg）；

协同消泡剂：2kg（成分组成：聚乙烯/聚四氟乙烯共聚蜡粉：德国科莱恩蜡粉9610F：粒径3微米）

分散湿润剂：5kg（成分组成：失水山梨醇月桂酸酯）

增溶剂：6kg（成分组成：聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单月桂酸酯）

水：47kg  

以上各组分计量后放入带加热夹套的高速搅拌机中，启动高速（1500~3000转/分）搅拌分散5~10分钟后，开始通过高速搅拌机的夹套进行加热，加热到80℃，在此温度保温下继续进行高速搅拌分散30分钟，然后降温至室温出料得所述抑泡消泡剂。

实施例2

主消泡破泡剂：35kg（成分组成：丙二醇单硬脂酸酯20kg；三聚甘油单油酸酯15kg）；

协同消泡剂：3kg（成分组成：氧化聚乙烯蜡粉：南京天诗微粉：牌号：PEWO-0521：粒径5-6微米）

分散湿润剂：3kg（成分组成：聚氧乙烯氧丙烯油酸酯）

增溶剂：5kg（成分组成：聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单硬脂酸酯）

水：54kg  

以上各组分计量后放入带加热夹套的高速搅拌机中，启动高速（1500~3000转/分）搅拌分散5~10分钟后，开始通过高速搅拌机的夹套进行加热，加热到90℃，在此温度保温下继续进行高速搅拌分散30分钟，然后降温至室温出料得所述抑泡消泡剂。

实施例3

主消泡破泡剂：45kg（成分组成：丙二醇单月桂酸酯）；

协同消泡剂：3kg（成分组成：聚丙烯蜡粉：广州新稀微粉：牌号：SH-P66：粒径≤6微米）

分散湿润剂：5kg（成分组成：聚氧乙烯二油酸酯）

增溶剂：5kg（成分组成：聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单油酸酯）

水：42kg  

以上各组分计量后放入带加热夹套的高速搅拌机中，启动高速（1500~3000转/分）搅拌分散5~10分钟后，开始通过高速搅拌机的夹套进行加热，加热到85℃，在此温度保温下继续进行高速搅拌分散30分钟，然后降温至室温出料得所述抑泡消泡剂。

应用实例：

聚乙烯醇（1788）：15kg；甘油：1.5kg；聚二醇醚（PEG-400）：1.0kg; 水性流平剂：0.1kg；所述抑泡消泡剂（如实施例1）：0.3kg；水：82.1kg。

    上述各组分计量后放入带加热夹套的溶解釜，开动搅拌和加热，边搅拌边加热，一直加热到95℃左右，在此温度下继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解后并保温30分钟进行低速搅拌，然后降温至室温。经观察，在整个溶解过程中溶液的泡沫很少，本发明的消泡剂抑制泡沫的效果很明显，在保温后期转入低速搅拌后，少量的泡沫也迅速消失，至冷却到室温下的时候，整个溶液和液面都没有了泡沫。然后流延到钢带上进行干燥成膜。

经95℃干燥成的膜通过极端环境条件下的检测：

干燥环境条件和时间：氯化锂饱和溶液的恒湿箱：相对湿度RH：11% ；72小时；25℃。

潮湿环境条件和时间：硫酸铝饱和溶液的恒湿箱：相对湿度RH：98% ；72小时；25℃。

通过以上的环境条件和时间后薄膜表面都无任何异物析出。添加后不会使PVA薄膜出现任何缺陷和影响薄膜后期使用性能。

Claims (10)

1.一种聚乙烯醇PVA水溶液用抑泡消泡剂的制备方法，其特征在于在水中将以下组分混合和分散而成，按重量份数计，所述组分包括： 

主消泡破泡剂             30~50 

       协同消泡剂                1~5 

       分散湿润剂                3~5 

       增溶剂                    5~10 

       水                        40~60。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述主消泡破泡剂为多元醇脂肪酸酯类非离子型表面活性剂物质；所述协同消泡剂为化学惰性超细粉体材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于述主消泡破泡剂为三聚甘油单硬脂酸酯、六聚甘油单硬脂酸酯、十聚甘油六硬脂酸酯、三聚甘油单油酸酯、三聚甘油单月桂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、单月桂酸甘油酯、硬脂酸单甘油酯、单硬脂酸双甘油酯、油酸单甘油酯中的一种以上。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述协同消泡剂化学惰性超细粉体材料为超细合成蜡粉，所述超细合成蜡粉粒径为2~6微米，熔点在100℃以上。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述超细合成蜡粉为聚乙烯蜡粉、高密度聚乙烯蜡粉、氧化聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉、聚四氟乙烯蜡粉、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡粉中一种以上。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述分散湿润剂是指亲水亲油平衡值在7~9区间的非离子型表面活性剂；所述增溶剂是指亲水亲油平衡值在13~18区间的非离子表面活性剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述分散湿润剂为聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧乙烯（5EO）羊毛醇醚、聚氧乙烯脂肪酸中的一种以上；所述增溶剂为聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯（4EO）失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯（24EO）胆固醇醚、聚氧丙烯（20PO）羊毛醇醚、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯（16EO）羊毛醇醚、聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单油酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯（20EO）失水山梨醇单月桂酸酯中的一种以上。

8.根据权利要求1~7任一项所述的制备方法，其特征在于所述分散通过加热和高速搅拌来实现。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：按以下工艺步骤实现的：各组分计量后放入带加热夹套的高速搅拌机中，启动高速搅拌分散5~10分钟后，开始通过高速搅拌机的加热夹套进行加热，加热到80~95℃，在此温度保温下继续进行高速搅拌分散15~30分钟，然后降温至室温出料备用。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述高速搅拌速度为1500~3000转/分。