CN105307744A - 用于消去包含表面活性剂的含水组合物的泡沫的方法 - Google Patents
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Abstract
描述的是一种通过添加消泡剂制剂用于消泡和/或防止包含表面活性剂的含水组合物起泡的方法,所述消泡剂制剂包含:(A)包含式(I)的单元的聚二有机硅氧烷,其中R可以是相同或不同的并且是一价、可选取代的具有1至36个碳原子的烃基基团;(B)蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物,其包含至少一个Si键合的具有通式R1CH2-C(=O)-CHR1-C(=O)-NH[-L2-NZ]y-L1-(Si)(II)的B基团,其中R1是一价、可选取代的具有至少12个碳原子的烃基基团;Z是式R1CH2-C(=O)-CHR1-C(=O)-的基团或是R2基团;R2是氢原子或具有1至18个碳原子的一价烃基;L1是具有1至18个碳原子的二价烃基基团;L2是具有1至18个碳原子的二价烃基基团;y是0或1;并且(Si)-是至硅原子的键。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于硅氧烷用于消泡(消去泡沫,defoaming)和/或用于防止包含表面活性剂的含水组合物起泡的方法。
背景技术
在许多液体体系,更具体地,包含表面活性化合物作为想要的或不想要的成分的含水体系中,如果使这些体系或多或少与气态物质强烈接触,例如在蒸馏、洗涤、或着色操作中当使废水气化时,当强烈搅拌液体时,或在分配过程期间,则可能出现由起泡(foaming)导致的问题。
可以机械地或通过添加消泡剂(defoamer)完成控制这种泡沫。在该上下文中,已经证明了硅氧烷类消泡剂本身尤其是有用的。
基于硅氧烷的消泡剂是根据US3,383,327A,例如,通过加热聚二甲基硅氧烷中的亲水性二氧化硅制备的。这种消泡剂的活性可以通过使用碱性催化剂来改善(US3,560,401A)。
提出的聚二甲基硅氧烷是有机聚硅氧烷,其在硅上携带甲基以及其他相对的长链、脂肪族或芳香族的烃基。通常引入长烷基的目的是增强与可以存在于消泡剂组合物中的矿物油的相容性。此外,具有带有相对长的烷基或苯基的有机聚硅氧烷的消泡剂制剂(defoamerformulation)与包含聚二甲基硅氧烷的消泡剂制剂相比表现出改善的消泡剂效果。例如这些类型的消泡剂制剂描述在EP578424A2中,其中使用了具有带有9至35个碳原子的烷基的有机聚硅氧烷,以及描述在EP1075863和EP1075864中,其中使用了具有至少一种Si-键合的式X-Ph(X=二价亚烷基,Ph=苯基)的取代基的有机聚硅氧烷,以及描述在US7,619,043B2中,其中使用了具有芳香族烃基的有机聚硅氧烷,或描述在US2009/0137446A1中。
然而,在强有力的消泡系统中,特别是那些富含阴离子表面活化剂的,根据现有技术生产的消泡剂制剂不是始终显示足够的活性。
因此,尝试通过将常用的硅酮消泡剂与包括蜡状(似蜡的,waxlike)非硅酮材料的其他材料组合以提高消泡剂活性。因此,在EP266863A1中,将烷基磷酸或其盐作为防沫剂促进剂(消泡剂促进剂,antifoampromoter)加入。在EP1118655A1中,描述了不饱和醇与硅酮防沫剂(消泡剂,antifoam)组合用于维持硅酮防沫剂的能力。US7,632,890B2描述了添加优选地具有活性氢原子的相对强烈的极性组分,实例是脂肪醇、乙氧基化脂肪酸、或乙氧基化烷基酚、或多元醇的部分酯,诸如丙三醇和脂肪酸的单酯。连同包含非极性多元醇酯的蜡状加成化合物一起,这些组分与硅酮消泡剂结合。
使用的非硅酮材料的问题是它们与其活性待改善的硅酮消泡剂的相容性。
因此,目的是提供基于硅氧烷的消泡剂制剂,其是通过将常用的硅酮消泡剂与活性加强剂结合而获得的,对于所述消泡剂制剂,削弱了相容性问题并且其表现出增强的活性,尤其在富含表面活性剂、强烈起泡介质中。
通过本发明实现了该目的。
发明内容
本发明提供了通过添加消泡剂制剂用于消泡和/或用于防止包含表面活性剂的含水组合物起泡的方法,所述消泡剂制剂包含:
(A)包含下式的单元的聚二有机硅氧烷
其中
R可以是相同或不同的并且是一价、可选取代的具有1至36个碳原子的烃基,优选具有1至36个碳原子的烷基、具有1至36个碳原子的芳基、或具有1至36个碳原子的芳烷基,以及
(B)蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物,其包含至少一种以下通式的Si键合的基团B。
R1CH2-C(=O)-CHR1-C(=O)-NH[-L2-NZ]y-L1-(Si)(II)
其中
R1是一价、可选取代的具有至少12个C原子,优选具有至少14个C原子的烃基,
Z是式R1CH2-C(=O)-CHR1-C(=O)-的基团或是基团R2,
R2是氢原子或具有1至18个C原子的一价烃基,优选C1-C4-烷基基团,优选氢原子,
L1是具有1至18个C原子的二价烃基,
L2是具有1至18个C原子的二价烃基,
y是0或1,以及
(Si)-是至Si原子的键。
本发明的聚二有机硅氧烷(A)的粘度优选为至少50mPa·s,更优选为至少550mPa·s,并且优选不超过100000mPa·s,更优选不超过10000mPa·s,每种情况在25℃以及101.425kPa下。
使用的聚二有机硅氧烷(A)优选是具有以下通式的那些
R3SiO(R2SiO)dSiR3(Iˋ)
其中
R具有上文对于其指定的定义,
d是整数并且具有使得聚二有机硅氧烷(A)的粘度为至少50mPa·s,优选至少550mPa·s,并且不超过100000mPa·s,优选不超过10000mPa·s的值,每种情况在25℃以及101.425kPa下。
优选地,d是整数并且为至少30,更优选为至少40,非常优选为至少50,并且优选不超过1500,更优选不超过1000,并且非常优选不超过500。
可以使用一种类型的聚二有机硅氧烷(A)或至少两种类型的聚二有机硅氧烷(A)的混合物。
R优选地表示一价烃基,其不含脂肪族的碳-碳多重键并且具有1至18个碳原子。
烃基R的实例是烷基基团,诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基基团、己基基团(诸如正己基基团)、庚基基团(诸如正庚基基团)、辛基基团(诸如正辛基基团和异辛基基团,诸如2,2,4-三甲基戊基基团)、壬基基团(诸如正壬基基团)、癸基基团(诸如正癸基基团)、十二烷基基团(诸如正十二烷基基团)、以及十八烷基基团(诸如正十八烷基基团);环烷基基团,诸如环戊基、环己基、环庚基、以及甲基环己基基团;芳基基团,诸如苯基、萘基、蒽基、以及菲基基团;烷芳基基团,诸如邻-、间-、和对-甲苯基基团、二甲苯基基团、和乙基苯基基团;以及芳烷基基团,诸如苄基基团、α-和β-苯基乙基基团、以及2-苯基丙基基团。
烃基R可以包括醚基或聚醚基。
R的优选实例是甲基、乙基、辛基、十二烷基、2-苯基丙基、和苯基基团。
本发明的蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)可以是低聚的或聚合的有机硅氧烷,优选有机聚硅氧烷。它们包含优选至少3个,更优选至少5个,并且非常优选至少10个Si原子,并且优选高达2000个Si原子,更优选高达1000个Si原子,并且非常优选高达700个Si原子。
根据本发明使用的蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)包括它们的制备是已知的,并且在US8,114,950B2(通过引用合并)中描述。
根据US8,114,950B2,β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷的优点在于,尽管相对长链的烷基链,它们仍然保留它们的硅酮特性,并且因此,与聚二有机硅氧烷是高度相容的。
蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)优选通过使具有至少一种以下通式的基团A的有机硅化合物(1)与以下通式的双烯酮(2)反应来制备
NH2[-L2-NR2]y-L1-(Si)(III)
其中R1、R2、L1、L2、y和(Si)-具有上文对于它们指定的定义。
基团R1优选具有不超过18个C原子。
更优选地,基团R1具有14至16个C原子,并且非常优选地是C14-C16烷基基团。
基团R1的实例是十二烷基、十四烷基、十六烷基、和十八烷基基团。
基团R2的优选实例是氢原子和甲基以及乙基基团。
基团L1的实例是-CH2CH2-、-CH(CH3)-、-CH2CH2CH2-、-CH2C(CH3)H-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH(CH3)-,其中-CH2CH2CH2-基团是优选的。
基团L2的实例是-CH2CH2-、-CH(CH3)-、-CH2CH2CH2-、-CH2C(CH3)H-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH(CH3)-、其中-CH2CH2-基团是优选的。
基团A的实例是-CH2CH2CH2NH2、-CH2CH2CH2NHCH3、-CH2CH(CH3)NH2、-CH2CH2CH(CH3)NH2、以及-CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2。
作为具有至少一个基团A的有机硅化合物(1),可以使用低聚的或聚合的有机硅氧烷。它们包含优选至少3个,更优选至少5个,并且非常优选至少10个Si原子,并且优选高达2000个Si原子,更优选高达1000个硅原子,并且非常优选达到700个Si原子。
作为有机硅化合物(1),给予优选的是使用由以下通式的单元组成的有机聚硅氧烷
其中
A是式(III)的基团,
R3是一价、可选取代的每基团具有1至18个C原子的烃基,
R4是氢原子或具有1至8个C原子的烷基基团,
a是0或1,
b是0、1、2、或3,以及
c是0或1,
条件是总和a+b+c小于或等于3并且平均每分子存在至少一个基团A。
基团R3的实例是烷基基团,诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基基团、己基基团(诸如正己基基团)、庚基基团(诸如正庚基基团)、辛基基团(诸如正辛基基团和异辛基基团,诸如2,2,4-三甲基戊基基团)、壬基基团(诸如正壬基基团)、癸基基团(诸如正癸基基团)、十二烷基基团(诸如正十二烷基基团)、和十八烷基基团(诸如正十八烷基基团);环烷基基团,诸如环戊基、环己基、环庚基和甲基环己基基团;烯基基团,诸如乙烯基、5-己烯基、环己烯基、1-丙烯基、烯丙基、3-丁烯基、和4-戊烯基基团;炔基基团,诸如乙炔基、炔丙基、和1-丙炔基基团;芳基基团,诸如苯基、萘基、蒽基、和菲基基团;烷芳基基团,诸如邻-、间-、和对-甲苯基基团、二甲苯基基团、和乙基苯基基团;以及芳烷基基团,诸如苄基基团、α-和β-苯基乙基基团、以及2-苯基丙基基团。
烷基基团R4的实例是甲基、乙基、正丙基、异丙基和正丁基基团。
作为有机硅化合物(1),优选的是以下通式的有机聚硅氧烷
AgR3 (3-g)SiO(SiR3 2O)1SiR3 (3-g)Ag(VI),
条件是平均每分子具有至少一个基团A,
并且给予特别优选的是以下通式的有机聚硅氧烷
(R4O)hR3 (3-h)SiO(SiR3 2O)1(SiR3AO)kSiR3 (3-h)(OR4)h(VII),
其中
A是式(III)的基团,
R3和R4具有上文对于它们指定的定义
g是0或1,优选1,
h是0或1,
l是整数并且为至少1,优选为至少10,并且不超过2000,优选不超过700,以及
k是整数并且至少是1,并且不超过200,优选不超过20。
因此,给予特别优选的是使用具有悬垂的(悬挂的,pendant)氨基基团A的直链有机聚硅氧烷。
在制备本发明的β-酮羰基-官能化的有机硅化合物中使用的具有至少一个基团A的有机硅化合物(1)优选具有大于0.7meq/g,更优选大于1.2meq/g的胺值。在此根据DIN16945确定胺值。
因此,使用的蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)优选是以下通式的有机聚硅氧烷
其中
B是式(II)的基团,以及
R3、R4、a、b、和c具有上文对于它们指定的定义,
条件是总和a+b+c小于或等于3并且平均每分子存在至少一个基团B。
因此,蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)的优选实例是以下通式的有机聚硅氧烷
BgR3 (3-g)SiO(SiR3 20)lSiR3 (3-g)Bg(IX),
条件是平均每分子存在至少一个基团B,
以及以下通式的有机聚硅氧烷
(R4O)hR3 3-hSiO(SiR3 2O)l(SiR3BO)kSiR3 3-h(OR4)h(X),
其中B是式(II)的基团,以及
R3、R4、g、h、l和k具有上文对于它们指定的定义。
特别优选的是以下通式的β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷
(R4O)hR3 3-hSiO(SiR3 2O)l(SiR3BO)kSiR3 3-h(OR4)h(X),
其中B是式(II)的基团,以及
R3、R4、g、h、l和k具有上文对于它们指定的定义。
因此,给予特别优选的是使用具有悬垂的β-酮羰基-官能化的基团B的直链β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷(B)。
因此,本发明提供包含以下的消泡剂制剂,
(A)包含下式的单元的聚二有机硅氧烷
其中
R具有上文对其指定的定义,以及
(B)以下通式的蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物
(R4O)hR3 3-hSiO(SiR3 2O)l(SiR3BO)kSiR3 3-h(OR4)h(X)
其中B是式(II)的基团,以及
R3、R4、h、l和k具有上文对于它们指定的定义。
在消泡剂制剂中,优选使用的蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)优选通过使具有至少一个以下通式的基团A的有机聚硅氧烷(1)与以下通式的双烯酮(2)反应来制备
(R4O)hR3 (3-h)SiO(SiR3 2O)l(SiR3AO)kSiR3 (3-h)(OR4)h(VII)
所述有机聚硅氧烷(1)优选具有大于0.7meq/g的胺值,
其中A是式(III)的基团,以及
R3、R4、h、l和k具有上文对于它们指定的定义,
其中,R1具有上文对其指定的定义。
在本发明的蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)中,基团R1的存在量优选是至少32wt%,更优选至少35wt%,非常优选至少40wt%,并且优选不超过60wt%,每种情况基于蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物的总重量。
可以使用一种类型的β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)或至少两种类型的β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)的混合物。
除了组分(A)和(B),本发明的消泡剂制剂优选进一步包含,
(C)填料,
(D)由以下通式的单元组成的有机聚硅氧烷树脂
R5 e(R6O)fSiO(4-e-f)/2(XI),
其中
R5可以是相同或不同的,并且是氢原子或一价、可选取代的、SiC-键合的具有1至30个C原子的烃基,
R6可以是相同或不同的,并且是氢原子或一价、可选取代的具有1至4个C原子的烃基,
e是0、1、2或3,以及
f是0、1、2或3,
条件是,总和e+f小于或等于3,并且在有机聚硅氧烷树脂中的小于50%的式(XI)的所有单元中,总和e+f是2,
可选地
(E)不同于聚二有机硅氧烷(A)的具有以下通式的聚有机硅氧烷,
其中
R7可以是相同或不同的并且可以是R8或-OR9,
R8可以是相同或不同的并且是一价、可选取代的每基团具有1至18个C原子的烃基,
R9是氢原子或一价、可选取代的具有1至25个C原子的烃基,
m是整数,优选地选择m使得式(XIIa)的聚有机硅氧烷具有在25℃和101.425kPa下的10至1000000mPas的粘度,
n是整数,优选地选择n使得式(XIIb)的聚有机硅氧烷具有在25℃和101.425kPa下的2至15mPas的粘度,
条件是,聚有机硅氧烷还可以包含小部分的支链情况,优选T单元(R8SiO3/2)以及Q单元(SiO2),
可选地
(F)不溶于水的有机化合物,
可选地
(G)聚醚改性的聚硅氧烷,其可以是直链或支链的并且包含至少一种聚醚基团,
以及可选地
(H)碱性或酸性催化剂或其与选自组分(A)、(C)至(G)、以及其混合物的组的组分的反应产物。
对于组分(A)、(C)、(D)、可选的(E)、可选的(F)、可选的(G)以及可选的(H)的100重量份的总额,消泡剂制剂优选包含至少0.1重量份,更优选至少1重量份,非常优选至少3重量份,并且不超过50重量份,更优选不超过40重量份,非常优选不超过30重量份的β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)。
R5优选是具有1至18个碳原子的烃基。
在对于烃基R5的它们的全部中,烃基R的实例是有效的。
基团R5的优选的实例是甲基、乙基和苯基基团。
基团R6的实例是氢原子和烷基基团,诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、和正丁基基团。
基团R6优选地是氢原子或甲基或乙基基团。
R8优选地是一价烃基,其不含脂肪族的碳-碳多重键并且具有1至18个碳原子。
烃基R8的实例是烷基基团,诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基基团、己基基团(诸如正己基基团)、庚基基团(诸如正庚基基团)、辛基基团(诸如正辛基基团和异辛基基团,诸如2,2,4-三甲基戊基基团、壬基基团(诸如正壬基基团)、癸基基团(诸如正癸基基团)、十二烷基基团(诸如正十二烷基基团)、和十八烷基基团(诸如正十八烷基基团);环烷基基团,诸如环戊基、环己基、环庚基、以及甲基环己基基团;芳基基团,诸如苯基、萘基、蒽基、以及菲基基团;烷芳基基团,诸如邻-、间-、和对-甲苯基基团、二甲苯基基团、和乙基苯基基团;以及芳烷基基团,诸如苄基基团、α-和β-苯基乙基基团、和2-苯基丙基基团。
取代的烃基R8的实例是烃基,其包含醚基或聚醚基。
R8的优选实例是甲基、乙基、辛基、十二烷基、2-苯基丙基和苯基基团。
基团R9的实例是氢原子和烷基基团,诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、和正丁基基团以及异十三烷基、正辛基、硬脂基(十八烷酰)、4-乙基十六烷基、2-辛基-1-十二烷基、或二十烷基(eicosanyl)基团。
基团R9优选地是氢原子或C1-C25-烷基基团,诸如甲基、乙基、或2-辛基-1-十二烷基基团。
基团R7的优选实例是甲基、乙基和苯基基团,以及羟基、甲氧基、乙氧基、和2-辛基-1-十二烷氧基基团。
其中R7为基团-OR9的式(XIIa)的这种类型的聚有机硅氧烷是可获得的,例如,通过硅醇封端的聚二甲基硅氧烷和脂肪族醇(诸如异十三烷醇、正辛醇、十八烷醇、4-乙基十六烷醇、2-辛基-1-十二烷醇、或二十烷醇)的碱催化的缩合。
在本发明的消泡剂制剂中使用的填料(C)优选具有20至1000m2/g的BET表面积。填料(2)优选具有小于10μm的颗粒尺寸和小于100μm的团聚尺寸(agglomeratesize)。
填料(C)的实例是二氧化硅(硅石)、二氧化钛、氧化铝、金属皂、细磨的石英、PTFE粉末、脂肪酸酰胺(诸如亚乙基双硬脂酰胺)、和细碎的疏水性聚氨酯。
优选的用作填料(C)的是具有20至1000m2/g的BET表面积的二氧化硅(硅石)、二氧化钛、或氧化铝。这些填料优选具有小于10μm的颗粒尺寸以及小于100μm的团聚尺寸。
作为填料(C)优选的是二氧化硅,特别是具有50至800m2/g的BET表面积的那些。这些二氧化硅可以是气相或沉淀二氧化硅。可以使用的填料(C)不仅包含预处理的二氧化硅,即,疏水性二氧化硅,而且包含亲水性二氧化硅。根据本发明可以使用的商业疏水性二氧化硅的实例是H2000,具有140m2/g的BET表面积的气相的、六甲基二硅氮烷处理的二氧化硅(由德国瓦克化学有限责任公司(Wacker-ChemieGmbH)商业上可获得),以及沉淀的、聚二甲基硅氧烷处理的具有90m2/g的BET表面积的二氧化硅(以名称“SipernatD10”由德国DegussaAG商业上可获得)。
如果对于期望的消泡剂制剂的活性有利,那么亲水性二氧化硅也可以是原位疏水的。对于使二氧化硅疏水化存在多种已知的方法。例如,在从100至200℃的温度下,通过加热分散在组分(A)或组分(A)、(D)和可选的(E)以及可选的(F)的混合物中的二氧化硅几个小时,可以实现亲水性二氧化硅原位疏水化。在该情况下的反应可以通过加入催化剂(如KOH)和疏水剂(hydrophobizingagent)(如短链的OH-封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷、或硅氮烷)。
在本发明的消泡剂制剂中使用的组分(D)优选包含由式(XI)的单元组成的硅酮树脂,其中,在树脂中的小于30%,优选小于5%的单元中,总和e+f是2。
由式(XI)的单元组成的有机聚硅氧烷树脂优选是由下式的单元组成的MQ树脂
SiO2(Q单元),以及
R5 3SiO1/2(M单元),
其中,R5具有上文对其指定的定义。
此处M单元与Q单元的摩尔比优选在0.5至2.0的范围内,更优选在0.6至1.0的范围内。除了M和Q单元,基于所有硅氧烷单元的总量,MQ树脂还可以可选地以优选0.01至20摩尔%,更优选0.01至5摩尔%的量包含少量的R5SiO3/2(T)单元或R5 2SiO2/2(D)单元。这些有机聚硅氧烷树脂可以进一步包含高达10wt%的游离的Si-键合的羟基或烷氧基,如甲氧基或乙氧基。
在25℃和101.425kPa下,这些有机聚硅氧烷树脂(D)优选具有大于1000mPa·s的粘度或是固体。由凝胶渗透色谱法(相对聚苯乙烯标准)测定的这些树脂的重均分子量优选是200至200000g/mol,更具体地1000至20000g/mol。
在本发明的消泡剂制剂中可选使用的聚有机硅氧烷(E)的实例是具有10至1000000mPa·s的粘度的式(XIIa)的聚二甲基硅氧烷以及具有2至15mPa·s的粘度的式(XIIb)的环状聚二甲基硅氧烷,每种情况在25℃和101.425kPa下。
虽然没有在式(XIIa)中指出,但这些聚有机硅氧烷(E)可以包含基于所有硅氧烷单元的总量的0至1摩尔%,优选0至0.02摩尔%的其他硅氧烷单元,诸如R8SiO3/2(T)单元或SiO2(Q)单元(其中R8具有上文对其指定的定义)。
在本发明的消泡剂制剂中,可以使用不溶于水的有机化合物(F)。
在本发明的意义上说,术语“不溶于水”是指在25℃和101.425kPa的压力在水中的溶解度不超过3重量百分数。
可选采用的组分(F)优选包含在周围大气的压力下(换言之,在900至1100hPa下)具有大于100℃的沸点的不溶于水的有机化合物,更具体地,选自矿物油、天然油、异链烷烃、聚异丁烯、从氧化法合成醇的残余物、羧酸合成的低分子量的酯(诸如戊烷-1,3-二醇二异丁酸酯)、脂肪酸酯(诸如硬脂酸辛酯)、棕榈酸十二烷基酯、或十四烷酸异丙酯、脂肪醇、低分子量醇的醚、苯二甲酸酯、磷酸酯、和蜡的那些。
在本发明的消泡剂制剂中,可以使用聚醚改性的聚硅氧烷(G),其可以是直链或支链的并且带有至少一个聚醚基团。这些类型的聚醚改性的聚硅氧烷是已知的并且被描述在例如EP1076073A1中,特别是第2页,第35行至第4页,第46行(通过引证合并)。
碱性催化剂(H)的实例是碱金属和碱土金属氢氧化物,诸如NaOH、KOH、CsOH、LiOH、和Ca(OH)2。酸性催化剂(H)的实例是盐酸、硫酸、和氯化氮化磷(phosphorusnitridechloride)。
(H)与组分(A)和(C)至(G)的反应产物包含,例如,优选作为填料(C)的二氧化硅与碱金属氢氧化物的产物,诸如硅酸钾或硅酸钠。
催化剂的计量添加可以发生在典型的有机溶剂如醇(如甲醇、乙醇、异丙醇)或酯(如乙酸乙酯)中。
在本发明的消泡剂制剂中使用的组分(C)至(H)在每种情况下可以是一种这样的组分或至少两种分别的组分的混合物。
可以首先通过已知方法制备本发明的消泡剂制剂,如通过混合所有组分,如利用在胶体磨、溶解器、或转子-定子均质器中应用高剪切力。在这种情况下,混合操作可以在减压下发生以防止并入空气,例如,在细碎的填料中存在的空气。如果需要,随后可以是填料的原位疏水化。
还可以首先引入并且可以加热组分(B),然后连续添加组分(A)、(C)、(D)、可选的(E)和可选的(F)以及可选的(G)以及可选的(H)。
在一个优选的实施方式中,以溶解形式添加组分(D)作为组分(E)或部分组分(E)的溶液,或作为组分(F)或部分组分(F)的溶液。
在一种优选的制备方法中,组分(B),可选地以熔融形式,添加至组分(A)、(C)、(D)、可选的(E)以及可选的(F)以及可选的(G)以及可选的(H)的预制备的制剂中,并且在胶体磨、溶解器、或转子-定子均质器中应用高剪切力,组分彼此混合。组分(A)、(C)、(D)、可选的(E)以及可选的(F)以及可选的(G)以及可选的(H)的预制备的制剂可以通过上文给出的生产方法获得。
本发明的消泡剂制剂可以以乳液的形式使用。
本发明的乳液优选包含本发明的消泡剂制剂、乳化剂和水。
如果本发明的消泡剂制剂是乳液,使用的乳化剂可以是技术人员已知的用于制备硅酮乳液的所有那些,如阴离子、阳离子、或非离子型乳化剂。给予优选的是使用乳化剂混合物,在这种情况下,应当包含至少一种非离子乳化剂,如脱水山梨醇脂肪酸酯、乙氧基化脱水山梨醇脂肪酸酯、乙氧基化脂肪酸、具有10至20个碳原子的乙氧基化的直链或支链醇和/或甘油酯。此外,可以加入已知的作为增稠剂的化合物如聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、纤维素醚如羧甲基纤维素和羟乙基纤维素、聚氨酯、天然增稠剂如黄原胶、和防腐剂、和其他技术人员已知的常规添加剂。
本发明的乳液的连续相优选是水。然而,还可以以乳液形式生产本发明的消泡剂制剂,其中,连续相是通过组分(A)、(B)、(C)、和(D)以及可选的(E)以及可选的(F)以及可选的(G)以及可选的(H)形成的。
这些还可以是多种乳液。
制备硅酮乳液的方法是已知的。通常通过简单的一起搅拌所有成分,使用喷射分散器、转子-定子均质器、胶体磨或高压均质器的可选的随后均质化来生产它们。
如果本发明的消泡剂制剂是乳液,给予优选的是包含以下的水包油乳液:5至50wt%的本发明的消泡剂制剂,所述消泡剂制剂包含组分(A)至(D)以及可选的(E)以及可选的(F)以及可选的(G)以及可选的(H);1至20wt%的乳化剂以及可选的增稠剂;以及30至94wt%的水。
本发明的消泡剂制剂可以以粉末的形式被使用,从而还可以被配制成自由流动的粉末。例如,在上下文中的这些粉末优选应用于洗衣粉清洁剂。从包含组分(A)至(D)以及可选的(E)以及可选的(F)以及可选的(G)以及可选的(H)的本发明的消泡剂制剂开始的这些粉末的生产,通过技术人员已知的方法诸如喷雾干燥或团聚造粒(agglomerativegranulation),并且利用技术人员已知的添加物(addition)来完成。
然后,本发明的粉末优选包含本发明的消泡剂制剂以及载体物质。
本发明的粉末优选包含2至20重量%的含有组分(A)至(D)以及可选的(E)以及可选的(F)以及可选的(G)以及可选的(H)的本发明的消泡剂制剂。采用的载体可以是例如沸石、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、纤维素衍生物、尿素(衍生物)和糖。本发明的粉末包含80至98wt%的载体物质。例如,本发明的粉末的另外成分可以是有机蜡或有机聚合物,例如,如在EP-A887097和EP-A1060778中描述的。
在清洁剂和清洁组合物(cleaningcomposition)中可以包括本发明的消泡剂制剂。然后,本发明的清洁剂和清洁组合物优选包含本发明的消泡剂制剂或以乳液的形式或以粉末的形式的本发明的消泡剂制剂。
本发明的消泡剂制剂可以被用于迄今为止还可以使用基于有机硅化合物的消泡剂制剂的任何情况。
在接下来的实施例中,除非另有说明,份数和百分数的所有指示是指重量。除非另有说明,下面实施例在周围大气压力下进行,即在约1000hPa,和室温下,换句话说约20℃,或在当反应物在室温下结合而没有额外的加热或冷却时产生的温度。
在实施例中引用的所有粘度数据旨在基于25℃的温度和101.425kPa的压力。根据DINENISO3219:1994(液体的聚合物/树脂,乳化的,或分散状态)和DIN53019(使用旋转式粘度计测量粘度和流变曲线),在利用板/锥系统,来自AntonPaar,MCR301具有空气装配(airmounting)的旋转流变仪上测定它们。
具体实施方式
实施例
消泡剂活性的测试
利用粉末洗衣清洁剂(powderlaundrydetergent)的洗衣机测试
将规定量(参见表2、3和4)的消泡剂制剂添加至100g的不含消泡剂的洗涤粉中。随后将洗涤粉连同3500g的洁净的棉布衣服一起放入至滚筒型洗衣机(不存在FuzzyLogic的MieleNovotronikW918)中。随后起动洗涤程序并且在55分钟的时期内记录泡沫的高度。将在总周期内确定的泡沫等级(0%,没有可测量的泡沫,100%,溢泡)用于确定平均泡沫等级。这个等级越低,消泡剂制剂在整个周期内越有效。
本发明的β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷B1和B2的制备:
B1:将119g的技术上的(technical)由棕榈酸/硬脂酸(约30/70)的混合物制备,产生C14/C16烷基基团R1的烷基烯酮二聚体(可以从TRIGONChemieGmbH获得)在50℃下熔融。在30分钟的时期内,将85g的由(3-氨基丙基)甲基硅氧基、二甲基硅氧基、和三甲基硅氧基单元组成的聚硅氧烷以使得反应混合物的温度不超过75℃的速度添加,所述聚硅氧烷具有123mm2/s的粘度(25℃)以及1.99meq/g的胺值。技术上的烷基烯酮二聚体产物具有85%的双烯酮含量,导致1.0:1.0的烷基烯酮二聚体:聚硅氧烷化学计量。在添加结束之后,将温度提高至100℃并且在此温度下继续搅拌持续一小时。冷却至室温产生β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷B1,其中检测不到游离的胺并且其包含42.6wt%的R1基团。反应产物的熔点是52℃。
B2:将133g的在实施例1中所描述的烷基烯酮二聚体以与实施例1相似的方式与由(2-氨基乙基-3-氨基丙基)甲基硅氧基、二甲基硅氧基、和三甲基硅氧基单元组成的聚硅氧烷反应,其具有23mm2/s的粘度(25℃)以及2.33meq/g的胺值。产物是β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷B2,其中检测不到游离的胺并且其包含45.9wt%的R1基团。反应产物的熔点是37℃。
具有组分(A)、(C)至(H)的消泡剂制剂的生产:A1至A4:
A1:将90份的由(正十二烷基)甲基硅氧基和三甲基硅氧基单元组成的具有1110mm2/s的粘度(25℃)的聚有机硅氧烷,5份的具有300m2/g的BET表面积的以名称T30从瓦克化学有限责任公司商业上可获得的气相二氧化硅,5份的在室温下是固体以及由40摩尔%CH3SiO1/2、50摩尔%SiO4/2、8摩尔%C2H5OSiO3/2和2摩尔%HOSiO3/2单元(根据29Si-NMR和IR分析)的硅酮树脂(具有7900g/mol的重均摩尔质量(基于聚苯乙烯标准)),使用溶解器混合并且在1500ppm的KOH(在甲醇中以20%强度溶液的形式)存在时在150℃下加热持续四小时;冷却之后,再次使用溶解器进行均质化。这产生了具有6040mm2/s(25℃)的粘度的消泡剂制剂A1。
通过类似的方法生产以下消泡剂制剂:
A2:代替实施例A1的聚有机硅氧烷,使用由(正辛基)甲基硅氧基和三甲基硅氧基单元组成的具有681mm2/s的粘度(25℃)的聚有机硅氧烷。这产生了具有5600mm2/s的粘度(25℃)的消泡剂制剂A2。
A3:代替实施例A1的聚有机硅氧烷,使用由(正十二烷基)甲基硅氧基、(1-苯基乙基)甲基硅氧基、和三甲基硅氧基单元(前者以4:1的摩尔比存在)组成的具有1320mm2/s的粘度(25℃)的聚有机硅氧烷。这产生了具有8900mm2/s的粘度(25℃)的消泡剂制剂A3。
A4:代替实施例A1的聚有机硅氧烷,使用由二甲基硅氧基和三甲基硅氧基单元组成的具有8000mm2/s的粘度(25℃)的聚有机硅氧烷。这产生了具有28,800mm2/s的粘度(25℃)的消泡剂制剂A4。
本发明的消泡剂制剂EF1至EF8的生产:
EF1:将10g的消泡剂制剂A1加热至60℃以及添加2g的熔融的β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷B1。使用溶解器将混合物进行混合。冷却产生发白的浆状(pastelike),但是仍然流动的消泡剂制剂EF1。
通过类似的方法,产生了消泡剂制剂EF2至EF8,如在以下表1中示出的:
表1:
以0.05g/100g洗涤粉的添加水平,针对它们在洗衣机中的消泡剂性能,测试了消泡剂制剂A1、A3以及EF1、EF2、EF5、和EF6。这些测试的结果总结于表2中。
表2:
消泡剂制剂 | 平均泡沫等级 | 消泡剂制剂 | 平均泡沫等级 |
A1 | 81% | A3 | 76% |
EF1 | 46% | EF5 | 33% |
EF2 | 48% | EF6 | 53% |
以0.2g/100g洗涤粉的添加水平,针对它们在洗衣机中的消泡剂性能,测试了消泡剂制剂A4,以及EF7和EF8。这些测试的结果总结于表3中。
表3:
消泡剂制剂 | 平均泡沫等级 |
A4 | 30% |
EF7 | 18% |
EF8 | 3% |
表2和3清楚地示出通过与β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷组合可以显著地提高消泡剂制剂A1、A3和A4的消泡剂活性。
以每100g洗涤粉不同的添加水平,针对它们在洗衣机中的消泡剂性能,测试了消泡剂制剂A2和EF3。这些测试的结果总结于表4中。
表4:
消泡剂制剂 | 每100g洗涤粉的添加水平 | 平均泡沫等级 |
A2 | 0.05g | 11% |
EF3 | 0.1g | 0% |
EF3 | 0.05g | 9% |
EF3 | 0.025g | 6% |
表4清楚地示出消泡剂制剂EF3(作为消泡剂制剂A2与β-酮羰基-官能化的有机聚硅氧烷B1的组合),在显著较低的增加水平下,表现出与单独的消泡剂制剂A2相同的消泡剂性能。
Claims (15)
1.一种通过添加消泡剂制剂用于消泡和/或用于防止包含表面活性剂的含水组合物起泡的方法,所述消泡剂制剂包含
(A)包含具有以下式的单元的聚二有机硅氧烷
其中
R可以是相同或不同的,并且是一价、可选取代的具有1至36个碳原子的烃基,优选具有1至36个碳原子的烷基、具有1至36个碳原子的芳基、或具有1至36个碳原子的芳烷基,
(B)蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物,所述有机硅化合物包含至少一个具有以下通式的Si键合的基团B
R1CH2-C(=O)-CHR1-C(=O)-NH[-L2-NZ]y-L1-(Si)(II)
其中
R1是一价、可选取代的具有至少12个C原子,优选具有至少14个C原子的烃基,
Z是具有式R1CH2-C(=O)-CHR1-C(=O)-的基团或是基团R2,
R2是氢原子或具有1至18个C原子的一价烃基,优选C1-C4-烷基基团,优选氢原子,
L1是具有1至18个C原子的二价烃基,
L2是具有1至18个C原子的二价烃基,
y是0或1,并且
(Si)-是至Si原子的键。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述聚二有机硅氧烷(A)具有以下通式
R3SiO(R2SiO)dSiR3(Iˋ)
其中,R具有在权利要求1中对于其指定的定义,并且
d是整数并且具有使得所述聚二有机硅氧烷(A)的粘度为至少50mPa·s,优选至少550mPa·s,并且不超过100000mPa·s,优选不超过10000mPa·s的值,每种情况在25℃和101.425kPa下。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)是以下通式的有机聚硅氧烷
(R4O)hR3 3-hSiO(SiR3 2O)l(SiR3BO)kSiR3 3-h(OR4)h(X),
其中
B是在权利要求1中指定的具有式(II)的基团,
R3是相同或不同的,并且是每基团具有1至18个C原子的一价烃基,
R4是相同或不同的,并且是氢原子或每基团具有1至8个C原子的烷基基团,
h是0或1,优选1,
l是至少为1并且不超过2000的整数,并且
k是至少为1并且不超过200的整数。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法,其特征在于,所述蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)通过使具有至少一个以下通式的基团A的有机硅化合物(1)与以下通式的双烯酮(2)反应来制备
NH2[-L2-NR2]y-L1-(Si)(III)
其中,R1、R2、L1、L2、y和(Si)-具有在权利要求1中对于它们指定的定义。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,使用的具有至少一个基团A的有机硅化合物(1)包含以下通式的有机聚硅氧烷
(R4O)hR3 (3-h)SiO(SiR3 2O)l(SiR3AO)kSiR3 (3-h)(OR4)h(VII),
其中
A是在权利要求4中指定的具有式(III)的基团,并且
R3、R4、h、l和k具有在权利要求3中对于它们指定的定义。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,在权利要求4中所述的具有至少一个基团A的所述有机硅化合物(1)或在权利要求5中所述的式(VII)的所述有机聚硅氧烷具有大于0.7meq/g,优选大于1.2meq/g的胺值。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,在所述蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物中,基团R1以至少32wt%,优选至少35wt%,更优选至少40wt%,并且优选不超过60wt%的量存在,每种情况基于所述蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物的总重量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,除了组分(A)和(B),所述消泡剂制剂进一步包含
(C)填料,
(D)由以下通式的单元组成的有机聚硅氧烷树脂
R5 e(R6O)fSiO(4-e-f)/2(XI),
其中
R5可以是相同或不同的,并且是氢原子或一价、可选取代的、SiC键合的具有1至30个C原子的烃基,
R6可以是相同或不同的,并且是氢原子或一价、可选取代的具有1至4个C原子的烃基,
e是0、1、2或3,以及
f是0、1、2或3,
条件是,总和e+f小于或等于3,并且在所述有机聚硅氧烷树脂中的小于50%的式(XI)的所有单元中,总和e+f是2,
可选地
(E)不同于聚二有机硅氧烷(A)的具有以下通式的聚有机硅
其中
R7可以是相同或不同的,并且可以是R8或-OR9,
R8可以是相同或不同的,并且是一价、可选取代的每基团具有1至18个C原子的烃基,
R9是氢原子或一价、可选取代的具有1至25个C原子的烃基,
m是整数,优选地选择m,使得式(XIIa)的所述聚有机硅氧烷具有在25℃和101.425kPa的10至1000000mPas的粘度,
n是整数,优选地选择n,使得式(XIIb)的所述聚有机硅氧烷具有在25℃和101.425kPa的2至15mPas的粘度,
条件是,式(XIIa)的所述聚有机硅氧烷还可以包含小部分的支链情况,优选T单元(R8SiO3/2)和Q单元(SiO2),
可选地
(F)不溶于水的有机化合物,
可选地
(G)聚醚改性的聚硅氧烷,所述聚醚改性的聚硅氧烷可以是直链或支链的并且包含至少一个聚醚基团,
以及可选地
(H)碱性或酸性催化剂或其与选自组分(A)、(C)至(G)、以及它们的混合物的组的组分的反应产物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,以乳液的形式使用所述消泡剂制剂,所述乳液包含权利要求1至8中任一项的消泡剂制剂、乳化剂、以及水,或以粉末的形式使用所述消泡剂制剂,所述粉末包含权利要求1至8中任一项的消泡剂制剂和载体物质。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其特征在于,在清洁剂和清洁组合物中包含所述消泡剂制剂。
11.消泡剂制剂,包含
(A)包含具有以下式的单元的聚二有机硅氧烷
其中
R具有在权利要求1中对其指定的定义,以及
(B)具有以下通式的蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物
(R4O)hR3 3-hSiO(SiR3 2O)l(SiR3BO)kSiR3 3-h(OR4)h(X),
其中,B是具有以下通式的基团
R1CH2-C(=O)-CHR1-C(=O)-NH[-L2-NZ]y-L1-(Si)(II)
其中
R1、Z、R2、L1、L2和y具有在权利要求1中对于它们指定的定义,
(Si)-是至Si原子的键,并且
R3、R4、h、l和k具有在权利要求3中对于它们指定的定义。
12.根据权利要求11所述的消泡剂制剂,其特征在于,所述蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物(B)通过使以下通式的有机聚硅氧烷与以下通式的双烯酮(2)反应来制备
(R4O)hR3 (3-h)SiO(SiR3 2O)l(SiR3AO)kSiR3 (3-h)(OR4)h(VII),
所述有机聚硅氧烷具有大于0.7meq/g,优选大于1.2meq/g的胺值,
其中,A是在权利要求4中指定的式(III)的基团,并且
R3、R4、h、l和k具有在权利要求3中对于它们指定的定义,
其中,R1具有在权利要求1中对于其指定的定义。
13.根据权利要求11或12所述的消泡剂制剂,其特征在于,在所述蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物中,基团R1以至少32wt%,优选至少35wt%,更优选至少40wt%,并且优选不超过60wt%的量存在,每种情况基于所述蜡状、β-酮羰基-官能化的有机硅化合物的总重量。
14.根据权利要求11、12或13所述的消泡剂制剂,其特征在于,除了组分(A)和(B),它们进一步包含
(C)填料,
(D)由在权利要求8中所述的通式(XI)的单元组成的有机聚硅氧烷树脂,
可选地
(E)具有在权利要求8中所述的通式(XIIa)和(XIIb)的聚有机硅氧烷,所述聚有机硅氧烷不同于聚二有机硅氧烷(A),
可选地
(F)不溶于水的有机化合物,
可选地
(G)聚醚改性的聚硅氧烷,所述聚醚改性的聚硅氧烷可以是直链或支链的并且包含至少一个聚醚基团,
以及可选地
(H)碱性或酸性催化剂或其与选自组分(A)、(C)至(G)、以及它们的混合物的组的组分的反应产物。
15.包含权利要求11至14中任一项的消泡剂制剂的清洁剂和清洁组合物。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160203 |