CN103041622A

CN103041622A - 一种纺织浆料中有机硅乳液消泡剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103041622A
Application number: CN2012105714013A
Authority: CN
Inventors: 许勇; 吴飞; 曹添; 孟飞; 黄伟
Original assignee: CHUZHOU SIXIN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Yangzhou Sixin New Material Technology Co., Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: CN103041622B

Abstract

一种纺织浆料中有机硅乳液消泡剂及其制备方法，其特征在于使用具有空间结构的硅聚醚来分散高粘度有机硅组合物，并通过聚丙烯酸酯类增稠剂提高有机硅乳液在浆料中的稳定性。制备的有机硅乳液消泡剂在浆料中具有很好的相容性、耐高温性和消抑泡性能。

Description

一种纺织浆料中有机硅乳液消泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机硅乳液消泡剂，更准确地说本发明涉及到一种应用于纺织浆料中的有机硅乳液消泡剂，它涉及精细化学品添加剂的制备，因此隶属于精细化工制剂技术领域。

背景技术

纺织工业是我国的支柱产业，加入WTO以后，我国纺织业在全球的地位显得越来越突出。在纺织品染整加工过程中，尤其是沙浆上浆、合成纤维上油、煮练、染色、整理等工序中，由于大量使用如渗透剂、匀染剂、分散剂和固色剂等表面活性剂，这些表面活性剂加上洗涤剂、粘合剂等生产原料即成为发泡液。由于搅拌、传动和液料输送使空气进入，从而产生大量的泡沫，进而造成各种各样的故障，给染色质量带来负面的效应，严重影响产品的质量。因此，需要选用消泡剂来有效地消除造成生产故障、影响产品质量的泡沫。

自改革开放以来，中国大量引进国外先进技术和设备，使得中国纺织品的出口日益增长，但是由于赋予纺织优异性能的印染及其前后处理工序使用地印染助剂的配套生产技术没有与设备同时引进，造成国产助剂满足不了需求，只得大量采用进口助剂。由于我国过去基础差，起步晚，大多数国产消泡剂满足不了印染的质量和安全稳定性的要求，所以在中国纺织印染厂中，上规模和有较好品牌的企业均使用国外公司的消泡剂，甚至有些纺织助剂生产公司生产的中温印染消泡剂也只是把国外公司的高浓度消泡剂稀释后再出售。对于印染厂等终端用户来讲，其使用成本比直接使用国外公司的产品成本还要高。

有机硅高温消泡剂是用于化纤特别是涤纶染色的消泡剂，由于染色的温度高(130～140℃)，压力大(2～4个大气压)，一般的消泡剂在此温度下已经破乳或漂油，使被染色的化纤织物沾上硅油形成硅斑，成为次品和废品。另外，由于消泡剂的失效，在染色时泡沫不能有效消除，使得染液不能很好与织物接触，被染织物就会形成色差、色斑等疵点。所以，化纤(特别是涤纶、涤棉等)在高温染色工序中，消泡剂是必不可少的助剂。据不完全统计，我国每年所需各种印染助剂数百万吨，其中高温消泡剂约占1～2万吨。

在纺织浆料行业中，首先要保证使用的有机硅乳液消泡剂不会影响浆料体系的相容性，所以国内外绝大多数公司都是采用将低粘度的有机硅组合物制备成乳液应用于纺织浆料体系中的，但是低粘度有机硅组合物后期的抑泡性能很差，衰减过快。高粘度的有机硅组合物制备成乳液抑泡性能比较持久，但乳液一旦破乳很容易形成聚集，影响体系的相容性。因此，在纺织浆料行业中，体系相容性和消抑泡性能都要兼顾，缺一不可。

专利CN102060999A是通过机械的方法来分散高粘度有机硅组合物的，专利CN101298027则是通过加入高粘度的乳化剂将高粘度有机硅组合物分散于水中，制备成有机硅消泡剂的，而专利CN101348571则是通过向高粘度有机硅组合物中加入低分子量聚硅氧烷来降低其自身粘度，上述专利都是通过高粘度有机硅组合物来制备有机硅消泡剂，其制备方法能使高粘度有机硅组合物得到很好的分散，却不能有效包裹高粘度有机硅组合物。在应用于纺织工业中的棉、化纤等染色上，由于使用环境苛刻，仍然很容易破乳，使高粘度有机硅组合物聚集，形成“硅斑”，严重影响到染色的效率和最终产品的质量，造成经济上的重大损失。

本发明通过使用具有空间结构的硅聚醚乳化高粘度有机硅组合物，根据相似相容的原则，利用高粘度有机硅组合物的空间结构与硅聚醚的空间结构相互缠绕，采用此方法制备的消泡剂不仅在高温、碱性环境下的稳定性好，而且在浆料中的后期抑泡性能得到了大幅提升，更加关键的是提高了有机硅乳液消泡剂与浆料之间的相容性。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于纺织浆料中的有机硅乳液消泡剂。使用具有空间结构的硅聚醚来分散高粘度有机硅组合物，并通过聚丙烯酸酯类增稠剂提高有机硅乳液在浆料中的稳定性。制备的有机硅乳液消泡剂在浆料中具有很好的相容性、耐高温性和消抑泡性能。

本发明制备的有机硅乳液消泡剂主要包括以下几种组分：

A.硅聚醚：

所述硅聚醚是由含氢聚有机硅氧烷和乙烯基聚有机硅氧烷在催化剂下反应后，加入含有不饱和键的聚醚，和未参与反应的含氢聚有机硅氧烷在催化剂作用下反应，得到的具有空间结构的硅聚醚。具体的结构式如下：

其中，R为氢原子、甲基、乙基、丙基或丁基；下标x、y、z、p是硅氧链节的聚合度，x为1～50的整数，y为30～500的整数，z为1～50的整数，p为50～500的整数；下标n、m分别为环氧乙烷和环氧丙烷的聚合度，n和m均为1～50的整数；下标q为-CH₂的聚合度，为1～8的整数。

硅聚醚的用量占有机硅乳液消泡剂总质量的5～15％。

B.高粘度有机硅组合物：

所述的高粘度有机硅组合物，其由聚有机硅氧烷、白炭黑、硅树脂、催化剂经过一定的工艺处理而成，这种制备方法为技术人员所公知技术。本发明所述的高粘度有机硅组合物在25℃时的动力粘度为100,000～1,000,000mPa·s，用量占有机硅乳液消泡剂总质量的10～25％。

C.乳化剂

本发明中的乳化剂，其包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂。

本发明优选非离子表面活性剂，具体选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯、蓖麻油聚氧乙烯醚。使用的非离子表面活性剂可单独使用，也可混合使用。用量占有机硅乳液消泡剂总质量的0.5～5％。

D.增稠剂

增稠剂包括聚丙烯酰胺、卡波姆、汉生胶、纤维素醚类、聚丙烯酸酯类。本发明优选聚丙烯酸酯类增稠剂，聚丙烯酸酯类增稠剂一般分为两种：一种是传统的水溶性聚丙烯酸盐，遇水后溶胀，提高体系粘度；另一种是丙烯酸碱溶胀增稠剂，此类增稠剂通过碱调节pH值，使体系增稠，提高体系粘度。二者分两部分使用。水溶性聚丙烯酸盐增稠剂和丙烯酸碱溶胀增稠剂的用量分别占有机硅乳液消泡剂总质量的0.5～3％。

E.水

为去离子水，用量占有机硅乳液消泡剂总质量的60～90％。

本发明中有机硅乳液消泡剂的具体制备方法为：

①室温下，首先将高粘度有机硅组合物、硅聚醚、乳化剂、水溶性聚丙烯酸盐增稠剂高速搅拌混合0.5～1.5h；

②将温度升高至60～90℃，边搅拌边加入去离子水，去离子水加入时间为0.5～2h；

③加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；

④在经过均质机乳化的混合物中加入丙烯酸碱溶胀增稠剂和去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂。

具体实施方式

(1)硅聚醚的制备

本发明所述硅聚醚具体的取值如下：

表1硅聚醚

硅聚醚	A1	A2	A3	A4
					R	-H	-CH₃	-C₂H₅	-C₃H₇
x	48	32	17	3
					y	100	46	500	300
z	19	29	49	2
					p	50	350	62	500
n	12	2	36	48
					m	47	31	3	18
q	2	4	5	7

普通硅聚醚的制备：参考CN101298027中实施例3的方法制备高粘度硅聚醚F1。

(2)有机硅组合物的制备

参考专利US4639489中例1的制备方法制备以下不同粘度的有机硅组合物，具体如下：

表2高粘度有机硅组合物

高粘度有机硅组合物	粘度(mPa.s)
		M1	200,000
M2	500,000
		M3	650,000
M4	900,000

表3低粘度有机硅组合物

低粘度有机硅组合物	粘度(mPa.s)
		N1	5000

有机硅乳液消泡剂的制备

实施例1

室温下，首先将39g M1、12g A1、6g辛基酚聚氧乙烯(8)醚、3g水溶性聚丙烯酸盐增稠剂高速搅拌混合0.6h；将温度升高至65℃，边搅拌边加入40g去离子水，去离子水加入时间为0.8h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入3g丙烯酸碱溶胀增稠剂和97g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂S1。

实施例2

室温下，首先将48g M2、30g A2、9g月桂酸聚氧乙烯(12)醚、3g水溶性聚丙烯酸盐增稠剂经高速搅拌混合0.5h；将温度升高至70℃，边搅拌边加入60g去离子水，去离子水加入时间为1.5h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入3g丙烯酸碱溶胀增稠剂和147g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂S2。

实施例3

室温下，首先将60g M3、27gA3、12g油酸聚氧乙烯(10)醚、6g水溶性聚丙烯酸盐增稠剂经高速搅拌混合0.8h；将温度升高至75℃，边搅拌边加入70g去离子水，去离子水加入时间为1.2h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入5g丙烯酸碱溶胀增稠剂和170g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂S3。

实施例4

室温下，首先将84g M4、39gA4、4.5g蓖麻油聚氧乙烯(12)醚、7.5g水溶性聚丙烯酸盐增稠剂经高速搅拌混合1.5h；将温度升高至85℃，边搅拌边加入90g去离子水，去离子水加入时间为1.8h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入5g丙烯酸碱溶胀增稠剂和220g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂S4。

对比例1

室温下，首先将39g N1、12g A1、6g辛基酚聚氧乙烯(8)醚、3g水溶性聚丙烯酸盐增稠剂经高速搅拌混合0.6h；将温度升高至65℃，边搅拌边加入40g去离子水，去离子水加入时间为0.8h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入3g丙烯酸碱溶胀增稠剂和97g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂ES1。

对比例2

室温下，首先将48gA2、30g F1、9g月桂酸聚氧乙烯(12)醚、3g水溶性聚丙烯酸盐增稠剂经高速搅拌混合0.5h；将温度升高至70℃，边搅拌边加入60g去离子水，去离子水加入时间为1.5h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入3g丙烯酸碱溶胀增稠剂和147g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂ES2。

对比例3

室温下，首先将60g A3、30g A2、15g油酸聚氧乙烯(10)醚经高速搅拌混合0.8h；将温度升高至75℃，边搅拌边加入70g去离子水，去离子水加入时间为1.2h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入5g丙烯酸碱溶胀增稠剂和170g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂ES3。

对比例4

室温下，首先将84g M4、39gA4、4.5g蓖麻油聚氧乙烯(12)醚、2.5g卡波姆971增稠剂经高速搅拌混合1.5h；将温度升高至85℃，边搅拌边加入90g去离子水，去离子水加入时间为1.8h；加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；在经过均质机乳化的混合物中加入5g汉生胶增稠剂和220g去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到有机硅乳液消泡剂ES4。

有机硅乳液消泡剂的测试方法

本发明方法制备的有机硅乳液消泡剂的性能主要从以下几个方面进行评估：

(1)水稀释液的高温稳定性：

按照1％的有机硅乳液消泡剂加入到99％的水中，升温后观察水稀释液的液面状况，当液面开始出现油点，记下此时的温度，即为该消泡剂的漂油温度。

表4水稀释液的高温稳定性

有机硅乳液消泡剂	漂油温度(℃)
		S1	88
ES1	86
		S2	89
ES2	77
		S3	86
ES3	65
		S4	87
ES4	74

(2)浆料中的热稳定性：

在150ml杯中先加入100ml浆料，再加入1％的有机硅乳液消泡剂，密闭杯子。并用力摇晃5分钟，将杯子密闭放入70℃的水浴锅中保温1h后取出，待温度降至常温观察此时浆料中液面的情况和杯内壁情况。

表5浆料中的热稳定性

有机硅乳液消泡剂	液面的情况和杯内壁情况
		S1	液面情况良好，杯内壁无析出物
ES1	液面情况良好，杯内壁无析出物
		S2	液面情况良好，杯内壁无析出物
ES2	液面情况良好，杯内壁有较多的析出物
		S3	液面情况良好，杯内壁无析出物
ES3	液面情况良好，杯内壁有大量的析出物
		S4	液面情况良好，杯内壁无析出物
ES4	液面情况良好，杯内壁有较多的析出物

(3)有机硅消泡剂的耐碱性：

在100ml烧杯中先加入5ml有机硅乳液消泡剂，再用95ml蒸馏水去稀释，并尽力搅拌至乳液分散为止，最后用NaOH的水溶液调节pH值在9.0，静置观察此时杯中的情况。

表6消泡剂的耐碱性

有机硅乳液消泡剂	杯中的情况
		S1	液面情况良好，杯内壁无明显析出物
ES1	液面情况良好，杯内壁无明显析出物
		S2	液面情况良好，杯内壁无明显析出物
ES2	液面情况良好，杯内壁有少量的挂壁
		S3	液面情况良好，杯内壁无明显析出物
ES3	液面情况良好，杯内壁有较多的挂壁
		S4	液面情况良好，杯内壁无明显析出物
ES4	液面情况良好，杯内壁有少量析出物

(4)有机硅消泡剂的消抑泡性能：

取250ml具塞量筒加入160ml配制好的起泡液，再加入0.05g有机硅乳液消泡剂，以2s/次的速度上下摇瓶，每组摇瓶10次，记录下每组的消泡时间。

表7消泡剂的消抑泡性能

综合上述表4～7的测试结果可以得出，本发明制备的有机硅乳液消泡剂在高温稳定性、浆料中的热稳定性、耐碱性、消抑泡性能方面表现良好。

Claims

1.一种纺织浆料中有机硅乳液消泡剂及其制备方法，其特征在于所述有机硅乳液消泡剂由以下组分组成：

A.硅聚醚，采用空间结构的硅聚醚，结构式如下：

其中，R为氢原子、甲基、乙基、丙基或丁基；下标x为1～50的整数，y为30～500的整数，z为1～50的整数，p为50～500的整数；下标n、m均为1～50的整数，q为1～8的整数；所述硅聚醚的用量占有机硅乳液消泡剂总质量的5～15％；

B.高粘度有机硅组合物，在25℃时的动力粘度为100,000～1,000,000mPa·s，用量占有机硅乳液消泡剂总质量的10～25％；

C.乳化剂，用量占有机硅乳液消泡剂总质量的0.5～5％；

D.增稠剂，为水溶性聚丙烯酸盐增稠剂和丙烯酸碱溶胀增稠剂，用量分别占有机硅乳液消泡剂总质量的0.5～3％；

E.水，为去离子水，用量为有机硅乳液消泡剂总质量的60～90％；

所述有机硅乳液消泡剂通过以下方法制备：

①室温下，将高粘度有机硅组合物、硅聚醚、乳化剂和水溶性聚丙烯酸盐增稠剂高速搅拌混合0.5～1.5h；

②将温度升高至60～90℃，边搅拌边加入去离子水，加水时间为0.5～2h；

③加水完毕后，将上述混合物通过均质机进一步乳化；

④向乳化后的混合物中加入丙烯酸碱溶胀增稠剂和去离子水，搅拌均匀，调节pH值为7.0，得到所述有机硅乳液消泡剂。

2.权利要求1所述的一种纺织浆料中有机硅乳液消泡剂及其制备方法，采用空间结构的硅聚醚来分散高粘度有机硅组合物。

3.权利要求1所述的一种纺织浆料中有机硅乳液消泡剂及其制备方法，其中增稠剂分两部分使用，在加入去离子水前使用水溶性聚丙烯酸盐增稠剂，在均质化后使用丙烯酸碱溶胀增稠剂。