CN1064268C

CN1064268C - 掺合型硅系消泡剂的组合物

Info

Publication number: CN1064268C
Application number: CN96104563A
Authority: CN
Inventors: 钟利正; 林和玫; 陈文俊; 胡文中
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 2001-04-11
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: CN1161877A

Abstract

本发明是提供一种新颖硅系掺合型的消泡剂的组合物，其组成包括：(1)疏水性二氧化硅(Silica)粒子，(2)含二甲基及端基为三甲基的硅油，(3)乙二醇型硅油，(4)乳化剂，以及(5)分散剂。其特征为在中高温度操作条件下，也具有良好的消泡性能，可适用于喷射溢流染色工艺，避免染斑及染色不均匀的问题。

Description

掺合型硅系消泡剂的组合物

本发明涉及掺合型硅系消绝剂的组合物。

泡主要分为气泡、泡沫、分散气泡三种，为了消除泡对制备过程的妨碍，必须消泡。通常可用“破泡”(破坏已存在的泡)及“抑泡”(防止泡的形成)来达到这目的，因此消泡剂必须具备破泡及抑泡的功能，即能迅速破坏已存在的泡，且能维持一定时间不使泡再度形成。

破泡主要根据Ross理论：消泡剂对于起泡溶液必须具有“不溶性”，且容易分散于起泡液中。破泡的行为首先是消泡剂能侵入起泡介质，然后扩张，延伸，终至大泡变小泡，小泡变无泡，为了能迅速破泡，因此消泡剂中常添加疏水性粉末，主要的作用有二，一为利用疏水性粒子的低湿润性，当粒子与泡膜接触时，因接触角大而破坏泡膜；另一为利用表面疏水性，吸附表面活性剂，得到破泡效果。

好的消泡剂除了能快速破泡外，还在一定时间内能维持不起泡，即所谓抑泡性，主要原因是，好的消泡剂中，含有低表面张力的抑泡剂分子，当泡膜即将形成时，抑泡剂分子及起泡剂分子很快被泡的表面吸附，使泡膜上部区域表面张力产生相异性，而低表面张力部分受到高表面张力部分的拉引而延伸，泡膜不会稳定，无法形成气泡，进而达成抑泡的作用。

因此，消泡剂的必要特性为(1)不溶于起泡系统(2)对泡表面的扩散性良好(3)具有比起泡系统更低的表面张力。而具有上述特性的消泡剂大致可分成四大类，以硅氧烷(silicone)系统使用最广，因为只须添加少量即有效果，其他三大类为(1)低级醇系(2)有机极性化合物(3)矿物油系统。而硅氧烷系统又可分为(a)液态硅氧烷(silicone fluid)(b)液态硅氧烷表面活性剂(siliconefluid su-rfactant)，(c)掺合型硅氧烷化合物(silicone compound)(d)自行乳化型硅氧烷。

一般使用于水性系统的硅系消泡剂为液态硅氧烷+表面活性剂，其破泡速率慢，但抑泡效果好，适用于中低温(室温～50℃)，而掺合型硅氧烷，其破泡速率快，抑泡效果也好，但仅适用于中低温(室温～50℃)，自行乳化型硅氧烷，即所谓乙二醇改性液态硅氧烷，在浊点(cloud point)以下，溶于水中因此没有消泡功能，但高于浊点以上时，它会自行乳化，则有消泡功能，因此适用于高温型消泡剂。但若没有经掺合，则高温时破泡效果也不佳。上述三种硅系系统，在中高温度使用时，无法满足良好的消泡剂条件，即(1)破泡速率快(2)抑泡时间长，如使用于喷射溢流染色过程时，有硅氧烷析出，而造成染色不均，及染斑的缺点。

本发明的目的是提供一种新颖硅系掺合型的消泡剂，其特征是：中高温度(60℃～90℃)，在使用微量下即具有良好的破泡速率及一定长时效的抑泡能力，使用于喷射溢流机染过程中，有非常好的染色适性。对于各种色相的分散染料适性良好，而不会造成染色不均或染斑的缺点。

一般掺合型硅系消泡剂，已公开使用于高温消泡，但未公开可应用于喷射溢流机染色过程的：

如美国专利第3，076，768号(Hercules)，其特征为使用有机溶剂为二氧化硅(silica)的扩散剂(spreading agent)；美国专利第3，325，727号(Bayer)，则利用具有高温安定分散的乳化剂，乳化硅氧烷而成；美国专利第3，304，266号(Dow Corning)，其特征为使用表面处理的二氧化硅及以聚乙二醇为分散剂；美国专利第3，455，839号(Dow Corning)则使用硅氧烷、三甲基硅氯化物与四氯化硅缩合的聚硅氧烷树脂，以及Aergel型二氧化硅所组成。

一般掺合型硅系消泡剂，已公开使用于高温并具有使用于喷射溢流机染色过程的，如美国专利第3，700，400号(Dow Cornning)，其特征为利用聚硅氧烷与聚乙二醇“嵌段聚合物”为组合物的主成份；美国专利第3，746，653号(Dow Corning)则以二氧化硅表面处理以含有机烷基硅化合物(SiCH₃)为组合物的新颖性。

美国专利第3，912，652号(Dow Corning)其特征为利用美国专利第3，455，839号三甲基氯化硅与四氯化硅缩合的聚硅烷树脂，再进一步与聚烯醇缩合，而构成的新颖性。美国专利第4，042，528号(Shin-Etsu)其特征为聚硅氧烷乙二醇型共聚物，聚乙二醇衍生物及非离子表面活性剂为组合物的特殊新颖性。其他相关硅氧烷与乙二醇改性型的专利，如：美国专利第2，834，748号，第2，846，458号，第3，168，543等及英国专利第802688号，第95404号，第101561号，主要提供的分子结构为

R：甲基 A：亲水基(OC_nH_2n)_yOR，

P=0～100 Q=0～100

本发明主要是提供一种掺合型硅系高温消泡剂组合物，其特征为中、高温度都具有良好的消泡性能，并且可使用于喷射溢流机的染色过程消泡，而不会对染布产生染色不均匀或染斑的缺点。

本发明为一种新颖的掺合型硅系消泡剂的组合物，它包括五大部分：(1)疏水性二氧化硅粒子，其表面疏水性，主要是由硅氧烷或硅树脂所构成，主要功能为“破泡”，其接触角为100°～150°，表面积为100～400m²／g，粒子大小＜50μm，商品有Carbo-O-Sil的TS530，TS720，或其他公司的R-972，R-974及D17，组成含量为1～5重量份，(2)硅油(silicone oil)，它含有二甲基及端基为三甲基，主要功能为一般温度的消泡，其运动粘度为300(毫米²／秒)～20000(毫米²／秒)。粘度小，分子量小，易于乳化分散，低温消泡性好，高温亦不受影响，安定性佳，破泡性较好，抑泡性较差；粘度大，分子量大，不易乳化分散，高温易析出，不安定，虽然破泡性较差，但抑泡性较粘度小的硅油更佳，而其组成含量为20～65重量份；(3)环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物(EO)_p／(PO)_q接枝的硅油，即一般所谓乙二醇型硅氧烷(silicone glycol)，其主要功能为中高温消泡，消泡性能取决于浊点，高于浊点即有消泡功能，而其浊点为35℃～55℃，分子量为15000～30000，其中环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)开环共聚合物占接枝硅油的65wt％～85wt％，而环氧乙烷与环氧丙烷是以嵌段(Block)方式聚合，商品有UCC的L-7001、L-720、L-7607，Dow Corning SH系列的SH3748，SH3746以及SF8410，而其组成含量为35～70重量份；(4)乳化剂，主要功能为乳化分散硅油，一般乳化剂可分为硅系及非硅系，硅系如UCC，L型系列的L-77，L-7602，L-7604以及L-7606；非硅系如Span 20～60以及Tween 20～60，一般熟知技术的常采用非硅系乳化剂，而本发明则使用硅系乳化剂，亦即亲水基接枝的硅油，其HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)值为5～10，而组成含量为2～15重量份；(5)环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物，(EO)m／(PO)n，其主要功能为分散，分子量为1000～5000，其中环氧乙烷及环氧丙烷开环后，是以不规则(Random)方式聚合，而环氧乙烷(EO)及环氧丙烷(PO)聚合的摩耳比例(m∶n)约为1∶3～3∶1，又以1∶1为适宜，组成含量为50～80重量份。除了上述5种主体外，另加入适量的防腐剂及粘度调整剂。

上述组成经适当调配，以100ppm的量滴入起泡剂(如Tween 20，1％水溶剂)中，做消泡试验，以60℃，泡高8cm，可在60秒内完全消泡，且在30～40分钟之内不再起泡；而以90℃，泡高3cm，亦能在15秒内完全消泡，且在20～40分钟内不再起泡。

上述五种主成份经适当的调配，以100ppm有效量加入喷射溢流机，使用KaYaLonBlue分散剂染料，染色条件为130℃，pH为4～5，染程时间约为0．5～2小时，均可得到染色均匀，没有染斑的染布。

为使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文列举较佳实施例，并配合所附表格，作详细说明如下：

《实施例1》

取1．5g二氧化硅(TS-530)，硅油1000毫米²／秒21g，及硅氧烷乙二醇(silicone glycol)(SF8410)7．5g，放入均质研磨机研磨5分钟，加入乳化剂(L-77)10g，再搅拌5分钟，加入20g分散剂(EO)m／(PO)n，分子量1400，m∶n=3∶1，Random型，搅拌分散，再将其稀释成10wt％的水溶液。

《实施例2》

取1．5g二氧化硅(TS-720)，硅油10，000毫米²／秒21g及硅氧烷二醇(SH3748)7．5g放入均质机研磨，加入乳化剂(L7604)5g，再搅拌，然后加入20g分散剂，(EO)m／(PO)n分子量3000，m／n=1∶1，Random型搅拌分散，再将其稀释成10wt％的水溶液。

《比较例1》

取1．5g二氧化硅(TS-720)，硅油1000毫米²／秒21g放入均质机研磨，加入Span 60／Tween 60=1／15g 搅拌均匀，水滴入油中，转相，再稀释成10％的水溶液。

消泡性能(破泡及抑泡)测试方法：

设备：使用1L容器，恒温槽、循环泵(Pump)。

测试温度：60℃及90℃。

步骤：1L容器中加入约2／5高的水，加入起泡剂Tween-80，0．1％，按测定温度要求，定一恒温，再以循环泵，循环水液，起泡一定高度后，测定泡高，滴入定量的消泡剂，视泡沫减少的高度与速度，是为破泡速率，再以泵循环水液，测量再起泡的高度与时间，可得抑泡性能。待测试完成后观察其液面是否有浮油情况。

各配方及消泡性能测试结果：

		实施例1	实施例2	比较例1
90℃消泡	泡高3cm破泡时间	20秒	15秒	15秒
试验	抑泡性	20分	35分	10分
浮没观察		无	无	有

高温喷射溢流机模拟染程：(1)染液配制：KaYalon Blue分散染料0．1g+2g均染剂加入预热60℃的去离子水，搅拌均匀，冷却调pH值至4．5。样品布聚酯(胚布)(宽9～10cm，长21～22cm)，安置入固定于染罐中的弹簧，置入100g染液，加入消泡剂0．07～0．35(视消泡剂的种类)，扭紧染罐中的罐盖，插入染色机内，开动染机(130℃～135℃)30分～1小时。

染色结果：

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限制本发明，任何熟知本技术的，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许变更与修饰，因此本发明的保护范围应按后附的权利要求书所限定的为准。

Claims

1．一种掺合型硅系消泡剂的组合物，适用于中高温的喷射溢流染色过程的消泡，它包括：

(1)疏水性二氧化硅粒子，其含量是介于1至5重量份；

(2)含二甲基及端基为三甲基的硅油，其含量是介于20至65重量份；

(3)分子量为15000～30000的环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物接枝的硅油，其含量是介于35至70重量份，其中环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚物占接枝硅油的65～85重量百分比；

(4)亲水基接枝的硅油，其含量是介于2至15重量份；以及

(5)环氧乙烷与环氧丙烷开环的共聚合物，其含量是介于50至80重量份，其中环氧乙烷与环氧丙烷的摩耳比例约为1∶3～3∶1。

2．按权利要求1所述的组合物，其中，所述疏水性二氧化硅粒子，其接触角为100～150度。

3．按权利要求1所述的组合物，其中，所述疏水性二氧化硅粒子，其表面积为每克含100～400平方米。

4．按权利要求1所述的组合物，其中，所述疏水性二氧化硅粒子，其粒径小于50μm。

5．按权利要求1所述的组合物，其中，所述含二甲基及端基为三甲基的硅油，其粘度为300毫米²／秒～20000毫米²／秒。

6．按权利要求1所述的组合物，其中，所述环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物接枝的硅油，其浊点为35℃～55℃。

7．按权利要求1所述的组合物。其中，所述环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物接枝的硅油，其环氧乙烷与环氧丙烷开环后是以嵌段状态聚合。

8．按权利要求1所述的组合物，其中，所述亲水基接枝的硅油，其HLB值为5～10。

9．按权利要求1所述的组合物，其中，所述环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物接枝的硅油中的环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物，其分子量为1000～5000。

10．按权利要求1所述的组合物，其中，所述(5)环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物，是以不规则状态聚合。

11．按权利要求1所述的组合物，其中，所述(5)环氧乙烷与环氧丙烷开环共聚合物，其环氧乙烷与环氧丙烷的聚合摩耳比例为1∶1。