CN103550960A - 一种丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的合成方法 - Google Patents

一种丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的合成方法 Download PDF

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罗倩
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Abstract

本发明涉及一种丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的合成方法，该方法是由丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成、白炭黑硅膏的制备和丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配三步骤完成，通过采用丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷与白炭黑硅膏乳化复配，从而使复配消泡剂能有效的消除泡沫，同时也能很好的抑制泡沫的再次产生。该复配消泡剂有良好的水分散性，使用方便，直接用水稀释即可使用。本发明具有环保、安全、性能优异等特点，在工业生产中有较好的应用。

Description

一种丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的合成方法
技术领域
本发明涉及一种聚醚改性有机硅消泡剂的合成方法，属于化工助剂领域。
技术背景
泡沫是我们日常生活和工农业生产中一种经常遇到的现象。在多数工业生产中，往往会产生大量的泡沫，泡沫的存在会严重影响产品的质量，甚至导致生产无法正常进行，加入消泡剂是一种既简单、又经济的消泡方式。消泡剂是现在许多生产中不可缺少的助剂之一，已广泛应用于化工、食品、纺织、涂料、石油、医用、造纸、印染等各个领域。
目前，国内外市场上的商品消泡剂主要分为有机硅消泡剂、非硅型消泡剂和硅醚混合型消泡剂。有机硅消泡剂具有消泡高效性以及化学稳定性等诸多优点而广泛应用，但抑泡能力较差，由于有机硅对菌丝的发育会产生影响，且硅斑不易清除干净，在发酵、纺织印染行业的应用有一定限制。非硅型消泡剂主要包括聚醚型消泡剂，其优点是抑泡能力较强,但它有一个致命的缺点是破泡率低,不能一下有效扑灭大量泡沫。
硅醚混合型消泡剂是在聚硅氧烷链段是通过改性引入聚醚链段，在硅醚共聚物分子中，硅氧烷链段有亲油性，聚醚链段有亲水性。这就赋予聚醚改性聚硅氧类消泡剂不仅具有有机硅类消泡剂消泡效能高、稳定、表面张力低等特点，还具有聚醚类消泡剂抑泡能力强、良好铺展性、耐高温等特性。硅醚混合型消泡剂将在未来市场上占主导地位，有着广泛应用的前景。但是此类消泡剂在我国研究生产还未成熟，为此，本专利发明人通过复配方法得到一种价格低廉、性能优良的丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂，测试证明该消泡剂有较强的消泡性能和抑泡性能，有很好的应用效果。
发明内容
本发明提供一种丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的合成方法，该方法是由丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成、白炭黑硅膏的制备和丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配三步骤完成，具体操作按下列步骤进行：
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将高含氢硅油6.2-16.6%、丙二醇嵌段聚醚83.0-93.6%和三氟乙酸0.2-0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将白炭黑5-10%与高含氢硅油90-95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷13.6-29.4%，步骤b制备得白炭黑硅膏7.3-13.6%，乳化剂3.9-4.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.5-0.7%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂；
步骤a中所述的丙二醇嵌段聚醚分子量为1000-2000。
步骤a和步骤b中所述的高含氢硅油中的含氢量为1-10%。
步骤b中所述的白炭黑为气相疏水型白炭黑，其表面积为200-350m2/g。
步骤c中所述乳化剂为Span-80、Span-60、Tween-80或Tween-60中的两种或三种，乳化剂HLB值为8.5-9.5。
本发明所述的一种丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的合成方法，该方法通过采用丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷与白炭黑硅膏乳化复配，从而使复配消泡剂能有效的消除泡沫，同时也能很好的抑制泡沫的再次产生。复配消泡剂有良好的水分散性，使用方便，直接用水稀释即可使用。本发明具有环保、安全、性能优异等特点，在工业生产中有较好的应用。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进一步说明，但不仅局限于这些实施例；
实施例1：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为1.0%的高含氢硅油6.2%、分子量为1000的丙二醇嵌段聚醚93.6%和三氟乙酸0.2%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g的气相疏水型白炭黑10%与含氢量为1.0%的高含氢硅油90%加入三口瓶，在温度150℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷29.4%，步骤b制备得白炭黑硅膏7.3%，乳化剂HLB值为8.5的Span80，Tween803.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.59%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例2：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为1.0%的高含氢硅油16.6%、分子量为2000的丙二醇嵌段聚醚83.0%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g气相疏水型的白炭黑10%与含氢量为1.0%的高含氢硅油90%加入三口瓶，在温度160℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷29.4%，步骤b制备得白炭黑硅膏7.3%，乳化剂HLB值为9.0的Span80，Tween803.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.59%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例3：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为1.0%的高含氢硅油6.2%、丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为350m2/g气相疏水型的白炭黑10%与含氢量为1.0%的高含氢硅油90%加入三口瓶，在温度170℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷29.4%，步骤b制备得白炭黑硅膏7.3%，乳化剂HLB值为9.5的Span80，Tween803.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例4：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为1.5%的高含氢硅油6.2%、分子量为1000的丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g气相疏水型的白炭黑10%与含氢量为1.5%的高含氢硅油90%加入三口瓶，在温度180℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷29.4%，步骤b制备得白炭黑硅膏7.3%，乳化剂HLB值为8.5的Span80，Tween803.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.59%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例5：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油6.2%、分子量为1000的丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷27.8%，步骤b制备得白炭黑硅膏12.0%，HLB值为9.5乳化剂Span60，Tween604.2%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.56%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例6：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油14.2%、分子量为1500的丙二醇嵌段聚醚85.5%和三氟乙酸0.3%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g气相疏水型的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷20.3%，步骤b制备得白炭黑硅膏13.5%，乳化剂HLB值为8.5的Span80，Span60，Tween604.7%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.61%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例7：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油10.5%、分子量为1000的丙二醇嵌段聚醚89.3%和三氟乙酸0.2%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷21.0%，步骤b制备得白炭黑硅膏21.0%，乳化剂HLB值为9.5的Span80，Span60，Tween604.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.52%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例8：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油6.2%、分子量为1100的丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷21.0%，步骤b制备得白炭黑硅膏21.0%，乳化剂HLB值为9.1的Span80，Span60，Tween604.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.52%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例9：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油9.2%、分子量为1000的丙二醇嵌段聚醚90.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g气相疏水型的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷19.0%，步骤b制备得白炭黑硅膏19.0%，乳化剂HLB值为8.5的Span80，Span60，Tween604.4%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.57%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例10：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油6.2%、分子量为1100的丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g气相疏水型的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷19.0%，步骤b制备得白炭黑硅膏19.0%，乳化剂HLB值为9.1的Span80，Span60，Tween604.4%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.57%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例11：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油6.2%、分子量为1100的丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：将比表面积为200m2/g气相疏水型的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷16.0%，步骤b制备得白炭黑硅膏16.0%，乳化剂HLB值为9.1的Span80，Span60，Tween604.0%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.64%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例12：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油6.2%、分子量为2000的丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：按重量百分数将比表面积为350m2/g气相疏水型的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷13.6%，步骤b制备得白炭黑硅膏13.6%，乳化剂HLB值为9.1的Span80，Span60，Tween604.1%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.68%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例13：（重量百分比）
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将含氢量为10%的高含氢硅油6.2%、分子量为1100的丙二醇嵌段聚醚93.4%和三氟乙酸0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用；
b、白炭黑硅膏的制备：按重量百分数将比表面积为200m2/g气相疏水型的白炭黑5%与含氢量为10%的高含氢硅油95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏备用；
c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷13.6%，步骤b制备得白炭黑硅膏13.6%，乳化剂HLB值为9.1的Span80，Span60，Tween604.1%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.68%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
实施例14
将实施例1-13进行消泡、抑泡性能测试，测试方法为：
消泡、抑泡测试方法：以质量分数为0.3%的十二烷基硫酸钠的水溶液为起泡体系进行消泡抑泡实验，抑泡实验均在增氧泵气流量为3.5L/min的条件下进行；
消泡：向1L的量筒中加入200mL起泡液，鼓泡至泡沫上端至1L刻度处，加入起泡液用量的0.1%的消泡剂，记录泡沫全部消失的时间，时间越短，说明消泡效果越好；
抑泡：向1L的量筒中加入200mL已加入用量为起泡液用量的0.1%消泡剂的起泡液，稳定增氧泵的鼓泡速率，记录泡沫高度达到1L刻度处所需的时间，时间越长，说明抑泡效果越好；
测试结果见表：
Figure BDA0000416146410000081
从测试结果得出：当乳化剂采用Tween-60、Span-60以及Span-80三种混合时，在消泡剂复配是乳化效果最好，制得的复配消泡剂抑泡效果提升；当丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷与白炭黑硅膏的添加比例越接近1:1，复配消泡剂的消、抑泡效果都有明显的加强，尤其是抑泡效果大大提高；随着加水量的增加，复配消泡剂的消、抑泡效果逐渐减弱。总上所述，综合消、抑泡效果以及经济效益，实施例10所制备的消泡剂可以获得消泡和抑泡俱佳的效果。

Claims (5)

1.一种丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的合成方法，其特征在于该方法是由丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成、白炭黑硅膏的制备和丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配三步骤完成，具体操作按下列步骤进行：
a、丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷的合成：将高含氢硅油6.2-16.6%、丙二醇嵌段聚醚83.0-93.6%和三氟乙酸0.2-0.4%依次加入三口瓶，开动机械搅拌，加热至温度100℃保温反应，反应12h后停止加热，冷却至室温，即得丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷，备用； 
   b、白炭黑硅膏的制备：将白炭黑5-10%与高含氢硅油90-95%加入三口瓶，在温度150-200℃下强力搅拌1h后停止反应，得白炭黑硅膏，备用；
   c、丙二醇嵌段聚醚改性有机硅消泡剂的复配：取步骤a制备出的丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷13.6-29.4%，步骤b制备得白炭黑硅膏7.3-13.6%，乳化剂3.9-4.9%加入反应瓶中，室温下搅拌，边搅拌边缓慢加入余量水，均匀搅拌50min后，加入增稠剂羧甲基纤维素钠0.5-0.7%，均匀搅拌10min，即得到丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a中所述的丙二醇嵌段聚醚分子量为1000-2000。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a和步骤b中所述的高含氢硅油中的含氢量为1-10%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b中所述的白炭黑为气相疏水型白炭黑，其表面积为200-350m2/g。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中所述乳化剂为Span-80、Span-60、Tween-80或Tween-60中的两种或三种，乳化剂HLB值为8.5-9.5。
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