CN107008035A

CN107008035A - 含高碳醇的消泡剂及其制备方法

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Publication number: CN107008035A
Application number: CN201710265246.5A
Authority: CN
Inventors: 李维格; 钱建峰
Original assignee: SUZHOU BONA CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU BONA CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2017-08-04

Abstract

本发明公开了含高碳醇类的消泡剂及其制备方法。该消泡剂的原料按照质量份包含2～5份棕榈酸、0.2～0.6份丙二醇、4～10份正辛醇、6～20份季戊四醇酯硬脂酸酯、5～12份二十六烷醇、12～30份微晶蜡、2.5～7.5份乳化剂和0.5～3份正葵醇改性纳米二氧化硅，以及水；其中正葵醇改性纳米二氧化硅是将纳米二氧化硅浸渍于正葵醇中所得到。本发明消泡剂是包含多种高碳醇类的乳液状，具有消泡效果。另外，正葵醇改性纳米二氧化硅作为疏水粒子，能于油相组分相互协同，能进一步增强消泡效果。此外，相比于有机硅消泡剂和聚醚类消泡剂，其显著降低了成本。

Description

含高碳醇的消泡剂及其制备方法

技术领域

本发明消泡剂的技术领域，尤其涉及含高碳醇的消泡剂及其制备方法。

背景技术

在浮选、灭火、除尘、洗涤、制造泡沫陶瓷和泡沫塑料等过程中需要利用泡沫；而在发酵、涂料、造纸、印染、排除体内器官胀气、锅炉用水、废水处理及棱镜或玻璃的制造过程中需要消除泡沫，可见泡以及泡沫伴随着人们的生产和生活。所谓“泡”或“气泡”是由不溶性气体存在于液体或固体中或以它们的薄膜包围而形成的，它是一种具有气/液、气/固、气/液/固界面的分散体系，在选矿及油田体系中常见到气/液/固界面的分散气泡。许多气泡聚集在一体彼此以薄膜隔开的积聚状态称之为泡沫。泡沫的生成主要有物理法、化学法和表面活性剂法等。物理法又包括送气法(鼓泡)、溶解度降低法、加热沸腾法以及工业上常用的如振动、搅拌等起泡方法。其中送气法最为常用，技术上的关键是通过调节送气压力即可调节气泡的生成速度。一般送气速度越快，表面压力降低得越多，则气泡越易生成。缺点是送气压力大小与蒸发速度相矛盾，送气压力越低、蒸发越快。化学方法是指一切热分解反应可以产生气体的反应都可以用来起泡。例如小苏打碳酸氢钠等的加热分解以及生物发酵过程中产生的气体均可造泡。无论是物理法还是化学法，泡生成的难易和稳定程度大小都必须保持低的表面自由能。降低表面自由能最有效的方法就是加入表面活性剂。根据表面活性剂的作用不同，又分为起泡剂、稳泡剂和消泡剂等。

现有技术中，消泡剂的消泡效果较差。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种含高碳醇的消泡剂，该消泡剂具有较高的消泡效果。

一种高碳醇乳液型的消泡剂，其原料按照质量份包含2～5份棕榈酸、0.2～0.6份丙二醇、4～10份正辛醇、6～20份季戊四醇酯硬脂酸酯、5～12份二十六烷醇、12～30份微晶蜡、2.5～7.5份乳化剂、1～4份正葵醇改性纳米二氧化硅，以及水。例如，棕榈酸的质量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等；丙二醇的质量份可以为0.2份、0.25份、0.3份、0.4份、0.45份、0.55份、0.60份等；正辛醇的质量份可以为4份、4.5份、5份、6份、8份、9份、9.5份或10份等；季戊四醇酯硬脂酸酯的质量法份可以为6份、7份、10份、13份、16份、18份、19份、20份等；二十六烷醇的质量份可以为5份、5.5份、6份、8份、8.5份、10份、11份或10份等；微晶蜡的质量份可以为12份、14份、15份、18份、21份、25份、28份、29份或30份等；乳化剂的质量份可以为2.5份、2.6份、3份、4份、5份、7份、7.5份等；正葵醇改性纳米二氧化硅的质量份可以为1份、1.2份、1.5份、2份、2.5份、3.5份或4份等。

可以理解的是，本发明的消泡剂为乳液型。

在一个较优的方案中，其原料按照质量份包含3份棕榈酸、0.4份丙二醇、6份正辛醇、12份季戊四醇酯硬脂酸酯、8份二十六烷醇、20份微晶蜡、5份乳化剂和水。

此处，棕榈酸，又称软脂酸，化学名为十六（烷）酸，其分子结构式为

。

此处，季戊四醇硬脂酸酯是由季戊四醇和硬脂酸经酯化反应所得到的产物，其结构式如下，，其CAS号为115-83-3。

二十六烷醇，又名为1-二十六烷醇，其CAS号为506-52-5。

上述乳化剂的种类没有特别严格的限定，可列举出Span乳化剂、Tween乳化剂、SDS、SDBS中的一种或二种以上的具体实例。

此处，Span乳化剂别名为失水山梨醇脂肪酸酯，其分子式：C₇H₁₁O6—R。其可以为Span 20、Span 80、Span 60等。

Tween乳化剂又名为吐温，其可以为Tween 20、Tween 40、Tween 60、Tween 80等。

作为较优选的乳化剂，其可以为由质量比为3～10:3的Tween乳化剂和SDS组成的复合乳化剂。例如，Tween乳化剂和SDS的质量比为1:1、3.5:3、4:3、2:1、6.5:3、8:3、3:1、10:3等，优选为7:3等。

上述正葵醇改性纳米二氧化硅又名为正葵醇改性纳米二氧化硅;软脂酸铝；三软脂酸铝；三(十六酸)铝；十六烷酸铝；十六酸铝；棕榈酸铝；鲸蜡酸铝，其CAS号为555-35-1，其分子结构式为。

本发明中，正葵醇改性纳米二氧化硅作为疏水粒子，其可以提高消泡剂的消泡效果，其机理是：消泡剂中所包含的油相组分（及除了乳化剂、水之外的组分）能形成消泡剂油珠被认为主要是在两气泡液膜之间形成不稳定的油桥，这种油桥要么由于表面张力梯度的作用使其铺展一延伸而变薄，然后在中间断裂，要么就是使泡沫液膜脱水而破裂，这两种情况都可在几秒钟使泡沫的液膜破裂而实现消泡的目的。许多研究发现，消泡剂油珠和泡沫液膜间存在排斥作用，所以消泡剂油珠并不能自发地连接到液膜表面。疏水粒子可以帮助消泡剂油珠更容易地达到液膜表面，如果没有疏水粒子的存在，消泡剂油珠达到泡沫液膜表面的能力变差，而且如果消泡剂液珠太小，其会被泡沫液膜排斥出来而失去消泡能力。总之，如果没有疏水粒子的存在，消泡剂要么失去相应的消泡活性，要么就需要更长的消泡时间。

正葵醇改性纳米二氧化硅的平均粒度可在10～30微米。若超过该范围的粒度，则因为粒子太小而不能在液膜界面突出来刺穿液膜，而粒径太大使粒子数目减少严重，从而导致很多液膜没有疏水粒子的存在。疏水粒子刺穿薄的水层，从而让气泡间存在局部的消泡剂微滴，然后根据“桥接”机理或者“脱水”机理(更倾向于这种机理)使泡沫破裂。

本发明中，形成正葵醇改性纳米二氧化硅的所述浸渍温度较好为180～190℃，浸渍时间为1～3h；正葵醇与纳米二氧化硅的质量比为8～20，如8、9、11、14、18、19、20等。

本发明中，水的用量不作特别的限定，然而以质量份为20～50份为佳，如20份、22份、25份、35份、40份、45份、50份。

本发明上述消泡剂的制备方法，使所述棕榈酸、丙二醇、正辛醇、季戊四醇酯硬脂酸酯、二十六烷醇、微晶蜡、乳化剂和正葵醇改性纳米二氧化硅分散于水中形成乳液。

为了进一步提高消泡剂的稳定性，述分散的加料方式较优的为：先将棕榈酸、丙二醇溶解于第一部分水中，再加入季戊四醇酯硬脂酸酯、二十六烷醇、微晶蜡、乳化剂、正葵醇改性纳米二氧化硅和第二部分水，而后加入剩余的第三部分水。

此分三次加料的方式中，在加入第一部分水之时，此过程有是一个W/O到O/W的相转变过程；在加入第二部分水之时，此过程是W/O到O/W相转变，最后第三次加水是W/O到O/W的相转变过程，由此能形成均匀分散且稳定的乳状液。

上述几次加水的用量，以总的水用量为1计，具体为，第一部分水的用量为较好地0.3～0.5，如0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等；第二部分水的用量较好地为0.1～0.3，如0.1、0.12、0.15、0.2、0.25或0.3等。

至于加水的温度，第一次加水、所述第二次加水、所述第三次加水的温度为70～90℃，如70℃、75℃、80℃、85℃、90℃，较好地，第一加水的温度可以为85℃，第二次加水和第三次加水的温度均为75℃等。

上述未述及之处，适用于现有技术。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用之术语：

“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK（K为任意数，表示倍数因子）。不可误解的是，与质量分数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。

“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)；

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求（即出现次数）无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

本发明消泡剂是包含多种高碳醇类的乳液状，具有消泡效果。另外，相比于有机硅消泡剂和聚醚类消泡剂，其显著降低了成本。另外，正葵醇改性纳米二氧化硅作为疏水粒子，能于油相组分相互协同，能进一步增强消泡效果。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

步骤一、配比原料。2份棕榈酸、0.2份丙二醇、4份正辛醇、6份季戊四醇酯硬脂酸酯、5份二十六烷醇、12份微晶蜡、2.5份乳化剂（1:1的Tween乳化剂和SDS组成）、0.5份正葵醇改性纳米二氧化硅（由质量比为8：1的正葵醇与纳米二氧化硅，纳米二氧化硅在温度为190℃下浸渍于正葵醇1h所得）和20份水。

步骤二、先将棕榈酸、丙二醇溶解于0.3的水（以所有水的用量为1计）中并不断地搅拌均匀；再加入季戊四醇酯硬脂酸酯、二十六烷醇、微晶蜡、乳化剂和正葵醇改性纳米二氧化硅和占所有水的0.1（以所有水的用量为1计）水并不断地搅拌均匀；而后加入剩余的第三部分水，并不断搅拌均匀，得到乳液。

实施例2

步骤一、配比原料。5份棕榈酸、0.6份丙二醇、10份正辛醇20份季戊四醇酯硬脂酸酯、12份二十六烷醇、30份微晶蜡、7.5份乳化剂（10:3的Tween乳化剂和SDS组成）、3份正葵醇改性纳米二氧化硅（由质量比为20：1的正葵醇与纳米二氧化硅，纳米二氧化硅在温度为180℃下浸渍于正葵醇3h所得）和50份水。

步骤二、先将棕榈酸、丙二醇溶解于0.5的水（以所有水的用量为1计）中并不断地搅拌均匀；再加入季戊四醇酯硬脂酸酯、二十六烷醇、微晶蜡、乳化剂、正葵醇改性纳米二氧化硅和占所有水的0.3（以所有水的用量为1计）水并不断地搅拌均匀；而后加入剩余的第三部分水，并不断搅拌均匀，得到乳液。

实施例3

步骤一、配比原料。5份棕榈酸、0.2份丙二醇、10份正辛醇、20份季戊四醇酯硬脂酸酯、5份二十六烷醇、12份微晶蜡、7.5份乳化剂（7:3的Tween乳化剂和SDS组成）2份正葵醇改性纳米二氧化硅（由质量比为10：1的正葵醇与纳米二氧化硅，纳米二氧化硅在温度为185℃下浸渍于正葵醇2h所得）和40份水。

步骤二、先将棕榈酸、丙二醇溶解于0.4的水（以所有水的用量为1计）中并不断地搅拌均匀；再加入季戊四醇酯硬脂酸酯、二十六烷醇、微晶蜡、乳化剂、正葵醇改性纳米二氧化硅和占所有水的0.2（以所有水的用量为1计）水并不断地搅拌均匀；而后加入剩余的第三部分水，并不断搅拌均匀，得到乳液。

实施例4

步骤一、配比原料。2份棕榈酸、0.6份丙二醇、4份正辛醇、20份季戊四醇酯硬脂酸酯、12份二十六烷醇、30份微晶蜡、5份乳化剂（7:3的Tween乳化剂和SDS组成）、2.5份正葵醇改性纳米二氧化硅（由质量比为14：1的正葵醇与纳米二氧化硅，纳米二氧化硅在温度为185℃下浸渍于正葵醇2h所得）和40份水。

实施例5

步骤一、配比原料。3份棕榈酸、0.4份丙二醇、6份正辛醇、12份季戊四醇酯硬脂酸酯、8份二十六烷醇、20份微晶蜡、5份乳化剂（7:3的Tween乳化剂和SDS组成）、2.5份正葵醇改性纳米二氧化硅（由质量比为14：1的正葵醇与纳米二氧化硅，纳米二氧化硅在温度为185℃下浸渍于正葵醇2h所得）和40份水。

按照以下方法对实施例1至实施例5的消泡效果测试。

消泡性能测试：将制得的乳状液静置12h，然后稀释5倍待用。配置0.1(质量比)浓度的SDS和0.1(质量比)浓度的木质素磺酸钠混合溶液300mL，并将其静置在恒温水浴锅中10min，使其温度恒定，然后从固定高度倒入1000 mL量筒，保持起泡的体积高度H₀=300mL(毫升数表示)，迅速移取已稀释5倍待用的消泡剂溶液800 mL于1000 mL量筒并同时开启秒表，记录泡沫完全消除所需要的时间，将其作为消泡能力的量度。

抑泡性能测试：往300 mL配置好的各为0.1(质量比)浓度的SDS和木质素磺酸盐起泡液放入恒温水浴锅中保温10 min，然后加入稀释5倍的消泡剂800汕，在固定高度倒入1000 mL量筒，记录此时的起泡体积高度为H₁(毫升数表示)，定义：ΔH=H₀﹣H₁。作为消泡剂抑泡能力的量度，△H越大，表明抑泡能力越好。结果如下表：

由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种含高碳醇的消泡剂，其特征在于，其原料按照质量份包含2～5份棕榈酸、0.2～0.6份丙二醇、4～10份正辛醇、6～20份季戊四醇酯硬脂酸酯、5～12份二十六烷醇、12～30份微晶蜡、2.5～7.5份乳化剂、0.5～3份正葵醇改性纳米二氧化硅，以及水；其中正葵醇改性纳米二氧化硅是将纳米二氧化硅浸渍于正葵醇中所得到。

2.根据权利要求1所述的消泡剂，其特征在于，所述乳化剂为Span乳化剂、Tween乳化剂、SDS、SDBS中的一种或二种以上。

3.根据权利要求1所述的消泡剂，其特征在于，所述乳化剂为由质量比为3～10:3的Tween乳化剂和SDS组成的复合乳化剂。

4.根据权利要求1所述的消泡剂，其特征在于，所述水的质量份为20～50份。

5.根据权利要求1所述的消泡剂，其特征在于，形成正葵醇改性纳米二氧化硅的所述浸渍温度为180～190℃，浸渍时间为1～3h；正葵醇与纳米二氧化硅的质量比为8～20：1。

6.一种如权利要求1所述消泡剂的制备方法，其特征在于，使所述棕榈酸、丙二醇、正辛醇、季戊四醇酯硬脂酸酯、二十六烷醇、微晶蜡、正葵醇改性纳米二氧化硅和乳化剂分散于水中形成乳液。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分散的具体为，先将棕榈酸、丙二醇溶解于第一部分水中，再加入季戊四醇酯硬脂酸酯、二十六烷醇、微晶蜡、乳化剂、正葵醇改性纳米二氧化硅和第二部分水，而后加入剩余的第三部分水。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一部分水的用量为0.3～0.5，所述第二部分水的用量为0.1～0.3，以总的水用量为1计。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一次加水、所述第二次加水、所述第三次加水的温度为70～90℃。