CN107715508B - 一种水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法，属于造纸助剂技术领域。本发明通过多步乳化法制备水乳液型非硅类消泡剂，经过中间相的形成，所获得的乳胶粒子更小，动力学稳定性增加，使其粒子之间的聚结更加困难，因而能保持较低的黏度状态和较高的储存稳定，在一定范围内，低的黏度及小的粒径和窄的分布有利于乳液具有更多乳胶粒子和良好的分散性能，从而更有利于消泡，且在水基体系中容易分散，且能保持较小的液滴，不易聚集成大消泡剂液滴，不易结垢，避免分散不良而导致的不良后果，化学性质稳定，可以放置三个月以上而不分层，值得推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法，属于造纸助剂技术领域。
背景技术
在许多生产领域，如人们所熟知的制浆与造纸、发酵（制药和食品）、石油和天然气、泡沫浮选、废水处理、纺织品的染色、磷酸的制备，食品和饮料的生产以及其他各种化工生产过程，存在大量多余泡沫，严重影响了生产效率和产品质量。泡沫的存在严重影响了生产效率。为了消除过多的泡沫，提高生产效率，消泡和抑泡剂都成为一种必需品。
在许多情况下，控制泡沫的最有效途径就是加入一些能够防止泡沫生成或者能够消除泡沫的化学助剂。已用于作为消泡和抑泡成分的化学助剂包括各种各样的油，如硅油、矿物油、甘油三酯、碳氟化合物等；有一些采用疏水粒子消泡和抑泡，如采用疏水白炭黑、钙皂、蜡、塑料粒子等；有的采用油和疏水粒子混合体系制成消泡/抑泡剂；也有的采用各种各样的两亲分子，如醇类、脂肪酸类和脂肪脂类，一些具有部分溶解性的特殊聚合物也能够达到消泡性能。
泡沫的稳定性是指泡沫破裂的难易程度。就泡沫本身而言，其是一个热力学不稳定体系，消泡过程是表面能减少的过程，是一个可自发进行的过程，也是一个形成稳定体系的过程。泡沫破裂的过程，主要是形成泡沫液膜的液体不断地被排走，液膜逐渐变薄直至破裂的过程。因此，泡沫的稳定性主要取决于形成泡沫液膜中液体的排液速度以及液膜的强度。而这两个影响因素，详细来说，可主要细分为：表面张力、表面黏度、液体黏度、气体的透过性以及表面电荷的影响。
如今，消泡的方法主要物理和化学两种方法。物理方法主要有：1）改变体系温度，使液体冻结或者蒸发；2）急剧改变体系压力，让泡沫液膜两侧产生压差使泡沫破裂；3）采用离心法破泡；4）通过超声振动、X射线、过滤等手段使泡沫破裂。化学方法主要就是通过加入消泡剂，改变泡沫表面膜张力和表面膜强度，实现泡沫破裂的效果。
20世纪初，人们采用各种物理方法，如喷气、X射线、改变压力、超声等，以消除工艺生产过程多余的泡沫。但这些方法能耗太高，投本太大。为了减少成本，降低能耗，物理方法逐渐被化学方法即化学类消泡剂所取代。自德国实验物理学家首次提出采用化学方法消泡开始，化学类消泡剂逐渐得到广泛的重视和应用，并且不断发展。
消泡剂的第三次革新为有机硅类消泡剂的研发，这种消泡剂目前在诸多化工、印染、造纸等领域广泛使用。该类消泡剂可以应用于造纸工业的每个工序，消泡效率很高，消泡持续时间长，分散性好，浆中附着少，可减少树脂障碍，然而而其抑泡效果有时却差强人意，并且该类消泡剂成本高、易结垢，如果乳化技术不过关，会产生硅油凝聚，附着于浆中，使产品表面产生斑点，甚至会引起施胶不良和其他纸病，因此，亟需开发一种非硅类消泡剂来满足市场需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对有机硅类消泡剂成本高、易结垢，如果乳化技术不过关，会产生硅油凝聚，因此应用于制浆造纸工业时，会产生斑点，附着于浆中，会引起施胶不良和其他纸病的问题，提供了一种水乳液型非硅类消泡剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于，由下述重量份原料制得：0.5～1.0份硬脂酸，0.5～1.0份甘油，5～15份复配乳化剂，35～70份去离子水，20～40份聚醚酯，50～100份复合油相，0.1～0.2份氢氧化钠。
所述复配乳化剂为山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠复配制成，亲水亲油平衡值为8～18。
所述聚醚酯为聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一种。
所述复合油相由10～20重量份正辛醇，40～80重量份单硬脂酸乙二醇酯，25～50重量份十四醇，50～100重量份白油，12～24重量份乙撑双硬脂酰胺，2～4重量份疏水白炭黑复配制成。
所述复配过程为在120～140℃恒温油浴下，以200～300r/min保温搅拌2～3h。
所述的一种水乳液型非硅类消泡剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）将山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠混合均匀，并调整亲水亲油平衡值为8～18，得复配乳化剂；
（2）取正辛醇、单硬脂酸乙二醇酯、十四醇、白油、乙撑双硬脂酰胺、疏水白炭黑装入烧瓶中，在120～140℃恒温油浴下，以200～300r/min保温搅拌2～3h，冷却至室温得复合油相；
（3）取硬脂酸、甘油、复配乳化剂、1/7去离子水装入烧瓶中，以600～800r/min搅拌20～30min，加入聚醚酯并加热至80～90℃，继续搅拌20～30min，再在持续搅拌下以1～2mL/min滴加复合油相，滴加完毕后加入剩余去离子水和氢氧化钠，混合均匀后转入高速剪切乳化机中，以3000～5000r/min搅拌30～40min，冷却至室温后得水乳液型非硅类消泡剂。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明通过多步乳化法制备水乳液型非硅类消泡剂，经过中间相的形成，所获得的乳胶粒子更小，动力学稳定性增加，使其粒子之间的聚结更加困难，因而能保持较低的黏度状态和较高的储存稳定，在一定范围内，低的黏度及小的粒径和窄的分布有利于乳液具有更多乳胶粒子和良好的分散性能，从而更有利于消泡；
（2）本发明制备的水乳液型非硅类消泡剂表面张力小，表面活性高，消泡能力强，抑泡时间长，用量小，而且乳液体系的粒径只有200nm，使得更小量的消泡剂具有很强的作用，且无毒无害，对环境无污染；
（3）本发明制备的水乳液型非硅类消泡剂在水基体系中容易分散，且能保持较小的液滴，不易聚集成大消泡剂液滴，不易结垢，避免分散不良而导致的不良后果，化学性质稳定，可以放置三个月以上而不分层。
具体实施方式
取30～60g山梨醇酐单油酸酯，20～40g聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，10～20g十二烷基硫酸钠混合均匀，并调整亲水亲油平衡值为8～18，得复配乳化剂，取10～20g正辛醇，40～80g单硬脂酸乙二醇酯，25～50g十四醇，50～100g白油，12～24g乙撑双硬脂酰胺，2～4g疏水白炭黑装入烧瓶中，在120～140℃恒温油浴下，以200～300r/min保温搅拌2～3h，冷却至室温得复合油相，取0.5～1.0g硬脂酸，0.5～1.0g甘油，5～15g复配乳化剂，5～10g去离子水，装入烧瓶中，以600～800r/min搅拌20～30min，加入20～40g聚醚酯，并加热至80～90℃，继续搅拌20～30min，再在持续搅拌下以1～2mL/min滴加50～100g复合油相，滴加完毕后加入30～60g去离子水，0.1～0.2g氢氧化钠，混合均匀后转入高速剪切乳化机中，以3000～5000r/min搅拌30～40min，冷却至室温后得水乳液型非硅类消泡剂。
实例1
取30g山梨醇酐单油酸酯，20g聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，10g十二烷基硫酸钠混合均匀，并调整亲水亲油平衡值为8，得复配乳化剂，取10g正辛醇，40g单硬脂酸乙二醇酯，25g十四醇，50g白油，12g乙撑双硬脂酰胺，2g疏水白炭黑装入烧瓶中，在120℃恒温油浴下，以200r/min保温搅拌2h，冷却至室温得复合油相，取0.5g硬脂酸，0.5g甘油，5g复配乳化剂，5g去离子水，装入烧瓶中，以600r/min搅拌20min，加入20g聚醚酯，并加热至80℃，继续搅拌20min，再在持续搅拌下以1mL/min滴加50g复合油相，滴加完毕后加入30g去离子水，0.1g氢氧化钠，混合均匀后转入高速剪切乳化机中，以3000r/min搅拌30min，冷却至室温后得水乳液型非硅类消泡剂。
实例2
取40g山梨醇酐单油酸酯，30g聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，15g十二烷基硫酸钠混合均匀，并调整亲水亲油平衡值为10，得复配乳化剂，取15g正辛醇，60g单硬脂酸乙二醇酯，35g十四醇，80g白油，18g乙撑双硬脂酰胺，3g疏水白炭黑装入烧瓶中，在130℃恒温油浴下，以250r/min保温搅拌2h，冷却至室温得复合油相，取0.8g硬脂酸，0.8g甘油，10g复配乳化剂，8g去离子水，装入烧瓶中，以700r/min搅拌25min，加入30g聚醚酯，并加热至85℃，继续搅拌25min，再在持续搅拌下以1mL/min滴加80g复合油相，滴加完毕后加入40g去离子水，0.1g氢氧化钠，混合均匀后转入高速剪切乳化机中，以4000r/min搅拌35min，冷却至室温后得水乳液型非硅类消泡剂。
实例3
取60g山梨醇酐单油酸酯，40g聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，20g十二烷基硫酸钠混合均匀，并调整亲水亲油平衡值为18，得复配乳化剂，取20g正辛醇，80g单硬脂酸乙二醇酯，50g十四醇，100g白油，24g乙撑双硬脂酰胺，4g疏水白炭黑装入烧瓶中，在140℃恒温油浴下，以300r/min保温搅拌3h，冷却至室温得复合油相，取1.0g硬脂酸，1.0g甘油，15g复配乳化剂，10g去离子水，装入烧瓶中，以800r/min搅拌30min，加入40g聚醚酯，并加热至90℃，继续搅拌30min，再在持续搅拌下以2mL/min滴加100g复合油相，滴加完毕后加入60g去离子水，0.2g氢氧化钠，混合均匀后转入高速剪切乳化机中，以5000r/min搅拌40min，冷却至室温后得水乳液型非硅类消泡剂。
对照例：陕西某石油化工生产的有机硅消泡剂。
将实例及对照例的消泡剂进行检测，具体检测结果如表1。
表1
由表1可知，本发明制备的水乳液型非硅类消泡剂消泡性能好，不易聚集成大消泡剂液滴，不易结垢，可以放置三个月以上而不分层。
Claims (4)
1.一种水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于，由下述重量份原料制得：0.5～1.0份硬脂酸，0.5～1.0份甘油，5～15份复配乳化剂，35～70份去离子水，20～40份聚醚酯，50～100份复合油相，0.1～0.2份氢氧化钠；
所述的水乳液型非硅类消泡剂的具体制备步骤为：
（1）将山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠混合均匀，并调整亲水亲油平衡值为8～18，得复配乳化剂；
（2）取正辛醇、单硬脂酸乙二醇酯、十四醇、白油、乙撑双硬脂酰胺、疏水白炭黑装入烧瓶中，在120～140℃恒温油浴下，以200～300r/min保温搅拌2～3h，冷却至室温得复合油相；
（3）取硬脂酸、甘油、复配乳化剂、1/7去离子水装入烧瓶中，以600～800r/min搅拌20～30min，加入聚醚酯并加热至80～90℃，继续搅拌20～30min，再在持续搅拌下以1～2mL/min滴加复合油相，滴加完毕后加入剩余去离子水和氢氧化钠，混合均匀后转入高速剪切乳化机中，以3000～5000r/min搅拌30～40min，冷却至室温后得水乳液型非硅类消泡剂。
2.如权利要求1所述的一种水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于，所述复配乳化剂为山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠复配制成，亲水亲油平衡值为8～18。
3.如权利要求1所述的一种水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于，所述聚醚酯为聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种水乳液型非硅类消泡剂，其特征在于，所述复合油相由10～20重量份正辛醇，40～80重量份单硬脂酸乙二醇酯，25～50重量份十四醇，50～100重量份白油，12～24重量份乙撑双硬脂酰胺，2～4重量份疏水白炭黑复配制成。
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