CN109011718B

CN109011718B - 一种油基分散体的制备方法

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Publication number: CN109011718B
Application number: CN201810968651.8A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Nanjing Rsi Chemical & Technology Co ltd
Current assignee: JIANGSU SIXIN SCIENTIFIC-TECHNOLOGICAL APPLICATION RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2021-03-05
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: CN109011718A

Abstract

本发明涉及一种油基分散体的制备方法，由载体油、固体粒子、分散剂、乳化剂组成。通过选择不同的分散剂将不同的固体粒子分别分散在载体油中，得到纳米级的细小微粒悬浮液；然后再将不同种悬浮液室温条件下混合，并加入乳化剂，混合均匀得到稳定的有机分散体，解决不同种粒子在同样分散条件下的分散不均匀的问题，提高了各个固体粒子的效能，提升了产品的储存稳定性和性能。

Description

一种油基分散体的制备方法

技术领域

本发明涉及到一种油基分散体的制备方法，更准确地说，本发明涉及到分批研磨制备油基分散体，该分散体储存稳定，不易分层，属于精细化工技术领域。

背景技术

消泡剂是一种工业生产过程中不可缺少的精细化学品助剂。根据各个应用体系的差异性，对消泡剂有着不同的要求，例如污水处理消泡剂侧重于消泡和抑泡功能，涂料消泡剂要求消泡剂具备优良的消抑泡性能、稳定性和兼容性。

按照活性物质来分类，消泡剂主要分为有机硅消泡剂和非有机硅消泡剂。有机硅消泡剂主要由聚硅氧烷、白炭黑和乳化剂组成，其特点是消泡速度快，缺点是与起泡体系的相容性较差，用于涂料时易形成硅斑、缩孔等缺陷；非有机硅消泡剂一般由矿物油、肪醇、脂肪酸酯、金属皂、脂肪酸酰胺、聚醚等组成，其消泡功能不如有机硅的速度快，但是相容性好、安全性高。

专利介绍矿物油型消泡剂的文献资料有很多。例如US3076768介绍了以疏水白炭黑、烃油和分散剂为组份的消泡剂；US4094812介绍了一种含有α-羟基胺衍生物的矿物油型消泡剂的制备方法；US3652452介绍了一种以快速冷却的胺、有机烃为组份的消泡剂；CN101903074B介绍了矿物油、分散剂、白炭黑分散的矿物油消泡剂；CN101445760介绍了一种以乙撑双硬脂酸酰胺、有机烃和亲水白炭黑为组份的消泡剂；CN101003644介绍了一种用于腹膜胶的以有机烃和脂肪酸酰胺为组份的消泡剂；CN2007100251825.1介绍了一种以有机烃和硬脂酸铝为组份的消泡剂；CN201010550336.7介绍了用矿物油、蜡、白炭黑、乳化剂和油酸等组成，采用了胶体磨循环研磨的工艺；CN102120107B和CN201010550282.4介绍了用高速研磨的方法制备矿油类的消泡剂。

用上这些专利制备的产品在使用上会带来缩孔、鱼眼的瑕疵，同时产品自身的稳定性差，很容易出现沉淀，根本原因是固体粒子颗粒较大，在生产过程中得不到控制。

本专利发明人通过对研磨工艺的反复研究，结果发现由多种固体粒子分散在同一种油中时，固体粒子很难分散达到相同的粒径，这是由于不同粒子表面自由能不一样，特别是在含有升温和降温工序的体系，例如金属皂是消泡剂常用的原料之一，它的使用必须要经过升温和降温工序，升温的过程中变成胶体，很容易把其他物质包裹起来，被包裹的物质就不能发挥该有的功效。

本发明是将多种固体通过不同种分散剂和研磨工艺分别得到稳定的分散体，然后再将得到的分散体在室温条件下混合，既能充分发挥各个固体粒子的作用，提高了产品的应用性能，又改善了产品的稳定性。

本发明制备的消泡剂在造纸黑液、涂料、涂布、污水处理、胶乳、清洗过程中都有较好的消抑泡效果。

发明内容

本发明提供了一种油基分散体的制备方法，该分散体储存稳定，不易分层。

本发明的油基分散体用载体油、固体粒子、分散剂和乳化剂制备：

（1）载体油

所述的载体油主要是由碳氢组成的环状、直链、支链结构的矿物油，例如基础油、白油、烷基苯、环烷油、液蜡、柴油、机油、煤油。这些载体油室温下为液体，用量为油基分散体总质量的75~90%，这些烃单独使用或混合使用。

（2）固体粒子

所述的固体粒子为消泡剂中的关键消泡微粒，分散后微粒的大小是油基消泡剂应用性能的关键影响指标。所述的固体粒子包括金属氧化物、脂肪酸金属皂、脂肪酸酰胺和有机蜡。

金属氧化物包括二氧化硅（俗称“白炭黑”）、氧化铝、氧化锌或氧化镁中的一种或多种。本发明选择白炭黑，白炭黑为比表面积为30~500m²/g，优选比表面积为50~300m²/g的疏水白炭黑。

脂肪酸金属皂指的是由脂肪酸和金属氧化物形成的产物，包括月桂酸铝、月桂酸锌、月桂酸镁、月桂酸钙、月桂酸钾、月桂酸钠、棕榈酸铝、棕榈酸锌、棕榈酸镁、棕榈酸钙、棕榈酸钾、棕榈酸钠、硬脂酸铝、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钾、硬脂酸钠、油酸铝、油酸锌、油酸铝、油酸钾、油酸钠等等。

脂肪酸酰胺指由脂肪酸和含氨基物质在催化剂作用下形成的酰胺，脂肪酸包括碳原子数为6～20的脂肪酸，脂肪酸包括饱和的和不饱和的，如月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、油酸；含氨基的物质用以下结构通式表示：

H₂N(CH₂)_nNH₂

下标n为1～6的整数，优选n＝2。

优选由硬脂酸和乙二胺形成的乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）。

有机蜡主要包括熔点在20~150℃的蜡状物，选自石蜡、微晶蜡、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、褐煤蜡、巴西棕榈蜡、沙索费托蜡和蜂蜡。

在制备油基分散体的时候，所述的不同种固体粒子可以以任意比例混合。

固体粒子占分散体中总质量的3～15%，优选为油基分散体总质量的5～10%。

（3）分散剂

在固体粒子分散成细小微粒后很容易聚集，分散剂用来吸附在细小微粒的表面，防止聚集，最终稳定产品。

所述分散剂主要指有机分散剂，HLB值大于8，主要包括非离子型分散剂和阴离子型分散剂。

非离子型分散剂包括脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醋酸乙烯类、聚乙二醇类、聚醚改性聚硅氧烷、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺；

阴离子型分散剂主要包括苯磺酸盐、萘磺酸盐、丙烯酸马来酸磺酸盐、有机磷酸盐，聚羧酸盐等等。

非离子分散剂和阴离子分散剂以任意的比例混合复配。

分散剂用量为油基分散体总质量的0.1~5%，优选1~3%。

（4）乳化剂

所述的乳化剂主要是用来将载体自乳化分散在应用体系中，主要指非离子表面活性剂，其HLB值小于8，包括脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚改性聚硅氧烷。

乳化剂用量为整个分散体总质量的1~10%，优选3~7%。

本发明中的组份除了载体油、固体粒子、分散剂、乳化剂之外，还可以加入其它的辅助增效的物质，例如脂肪酸、聚醚、脂肪酸酯、丙烯酸聚合物、磷酸酯等等。

根据实际使用的情况，将本发明专利的分散体制备成固体产品或乳液产品。

本发明的分散体的制备方法如下：

（1）无机物分散体制备：

室温条件下将载体油和白炭黑加入到烧瓶中，开启搅拌缓慢搅拌，待白炭黑全部分散到载体油中，将混合物通过胶体磨研磨进一步分散，然后向粗分散液中加入分散剂再研磨0.5~6h，直至白炭黑的粒径为500nm以下备用。

（2）有机物分散体的制备：

将载体油和有机物粒子，如脂肪酸皂加入到容器中，开启搅拌器缓慢搅拌，升温到熔化温度以上，保温10~30min后再以1~3℃/min的速度降温至熔化温度以下10℃，此时提高转速为1000~5000rpm，并加入分散剂和0.5mm和1mm的氧化锆混合研磨球，研磨至有机物固体分散微粒的粒径为1μm以下备用。

固体粒子如果选用有机蜡、或脂肪酸酰胺、或有机硅树脂，制备方法与有机硅分散体的制备方法一致。

（3）将（1）和（2）得到的分散体在室温条件下按照一定的比例混合，并加入乳化剂，混合均匀即可得到本发明的油基分散体。

具体实施方式

对比例1（CN200710021825.1）

将53份粘度为40mPas的液蜡、4份硬脂酸铝、3份疏水白炭黑，加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到135~140℃后，保温2h。保温完毕后，向其中加入30份烷基苯，将温度降至90℃，保温结束后，降温至50℃附近加入3份壬基酚聚氧乙烯醚（7）乳化剂，混合均匀，即得粘度为400mPa·s黄色消泡剂C1。

对比例2（CN201010550336.7）

将1000g 白油加入2000ml不锈钢罐中，在1000rpm高速分散下依次加入30g 微晶蜡、10g蜡、10g乙撑双硬脂酸酰胺、8g白炭黑、45g S-60乳化剂、15g AEO-7乳化剂、20g含羟基硅油；加入完毕后，在2500rpm高速分散下分散1h至体系基本分散均匀；转入胶体磨，研磨分散6遍；得到外观为淡黄色，粘度720mPa·s的矿物油消泡剂C2。

实施例1:油基分散体MBD-1的制备

室温条件下将87份15#白油和11份疏水白炭黑D10加入到容器中，开启搅拌缓慢搅拌，待白炭黑全部分散到矿物油中，将混合物通过胶体磨研磨，进一步分散，然后向此粗分散液中加入0.2份NP-10再研磨0.5h，此时白炭黑的粒径为400nm，就得到白炭黑的分散体。

将95份15#白油和3份硬脂酸酰胺，加入到容器中，开启搅拌器缓慢搅拌，升温到135℃，保温10min后再以1℃/min的速度降温至125℃，此时提高转速为1000rpm，并加入0.2份EL-12和0.5mm和1mm的氧化锆混合研磨球，研磨至微粒的粒径为1um，就得到硬脂酸酰胺分散体。

在室温条件下，将白炭黑分散体和硬脂酸酰胺分散体按照质量比1：1比例混合，并加入3.6份PEG 600DO，混合均匀即可得到本发明的矿物油型的分散体MBD-1，测试粘度为88mPa·s。

实施例2：油基分散体MBD-2的制备

室温条件下将71份基础油SN120和26份疏水白炭黑B200加入到容器中，开启搅拌缓慢搅拌，待白炭黑全部分散到基础油中，将混合物通过胶体磨研磨，进一步分散，然后向此粗分散液中加入3份PEG 600DO再研磨6h，此时白炭黑的粒径为300nm，就得到白炭黑的分散体。

将83份白油和2份硬脂酸铝，加入到容器中，开启搅拌器缓慢搅拌，升温到135℃，保温30min后再以2℃/min的速度降温至125℃，此时提高转速为5000rpm，并加入5份脂肪醇嵌段聚醚和0.5mm和1mm的氧化锆混合研磨球，研磨至微粒的粒径为1um，就得到硬脂酸铝分散体。

在室温条件下，将白炭黑分散体和硬脂酸铝分散体按照质量比2：8比例混合，并加入10份油酸聚氧乙烯醚，混合均匀即可得到本发明的矿物油型的分散体MBD-2，测试粘度为140mPa·s。

实施例3：油基分散体MBD-3的制备

室温条件下将90份烷基苯和3份白炭黑R202加入到容器中，开启搅拌缓慢搅拌，待白炭黑全部分散到烷基苯中，将混合物通过胶体磨研磨，进一步分散，然后向粗分散液中加入2份PEG 400MO再研磨2h，此时白炭黑的粒径为500nm，就得到白炭黑的分散体。

将81份基础油和4份微晶蜡，加入到容器中，开启搅拌器缓慢搅拌，升温到75℃，保温30min后再以3℃/min的速度降温至65℃，此时提高转速为3000rpm，并加入4份脂肪醇嵌段聚醚和0.5mm和1mm的氧化锆混合研磨球，研磨至微粒的粒径为1um，就得到微晶蜡分散体。

在室温条件下，将白炭黑分散体和微晶蜡分散体按照质量比7：3比例混合，并加入10份油酸聚氧乙烯醚和6份的脂肪醇聚醚，混合均匀即可得到本发明的矿物油型的分散体MBD-3，测试粘度为180mPa·s。

实施例4：油基分散体MBD-4的制备

室温条件下将57.6份烷基苯、20份机械油和14份轻质氧化铝加入到容器中，开启搅拌缓慢搅拌，待氧化铝全部分散到矿物油中，将混合物通过胶体磨研磨，进一步分散，然后向粗分散液中加入2份PEG 400MO再研磨5h，此时白炭黑的粒径为500nm以下，就得到氧化铝的分散体。

将90份烷基苯和6份硬脂酸锌，加入到容器中，开启搅拌器缓慢搅拌，升温到130℃，保温30min后再以3℃/min的速度降温至120℃，此时提高转速为3500rpm，并加入3份OP-10和0.5mm和1mm的氧化锆混合研磨球，研磨至微粒的粒径为1um，就得到微晶蜡分散体。

将白炭黑分散体和微晶蜡分散体在室温条件下按照质量比5.5：4.5比例混合，并加入2份蓖麻油聚氧乙烯醚和0.4份的吐温80，混合均匀即可得到本发明的矿物油型的分散体MBD-4，测试粘度为105mPa·s。

实施例5：油基分散体MBD-5的制备

室温条件下将88份环烷油和1份白炭黑HD2000加入到容器中，开启搅拌缓慢搅拌，待白炭黑全部分散到矿物油中，将混合物通过胶体磨研磨，进一步分散，然后向粗分散液中加入0.2份PEG 400MO再研磨4h，此时白炭黑的粒径为460nm，得到白炭黑的分散体。

将92份白油和5份氧化聚乙烯蜡，加入到容器中，开启搅拌器缓慢搅拌，升温到110℃，保温30min后再以3℃/min的速度降温至100℃，此时提高转速为2000rpm，并加入1.8份PEG 400MO和0.5mm和1mm的氧化锆混合研磨球，研磨至微粒的粒径为1um，就得到微晶蜡分散体。

在室温条件下，将白炭黑分散体和微晶蜡分散体按照质量比7：3比例混合，并加入12份PEG400MO，混合均匀即可得到本发明的矿物油型的分散体MBD-5，测试粘度为130mPa·s。

消泡剂的性能测试方法：

（1）稳定性比较：

测试方法：以3000rpm的转速离心15min，观察分层情况

测试结果如下：

样品名称

C1

C2

MBD-1

MBD-2

MBD-3

MBD-4

MBD-5

稳定性

有3ml清液

有5ml清液

不分层

（2）抑泡性能比较：

在500ml烧杯中加入150ml市售水性涂料和0.4g消泡剂试样，以2000rpm的转速高速分散10min。停止后立即倒入250ml量筒中，记录达到100ml时的液体重量（g），数值越大说明消泡剂抑泡性好。

测试结果如下：

样品名称	C1	C2	MBD-1	MBD-2	MBD-3	MBD-4	MBD-5
								重量（g/100ml）	103.2	113.15	130.95	131.25	130.5	135.8	140.6

同时，将上述涂料和消泡剂的混合物分散液用湿膜制备器制备7um的薄膜，自然晾干后，比较干膜上的缩孔和鱼眼情况，结果如下表所示：

样品名称	C1	C2	MBD-1	MBD-2	MBD-3	MBD-4	MBD-5
								> 2mm的孔	10	12	2	1	1	0	1
1~2mm的孔	15	18	0	0	1	1	0

（3）表观气泡的消除：

在500ml烧杯中加入100ml市售水性涂料和0.4g消泡剂试样，以3000rpm的转速高速分散10min，记录表观起泡消失的时间（以见液面的时间为准），时间越短则说明消泡速度越快，消泡剂脱除液体内部的气泡越快。

测试结果如下：

样品名称	C1	C2	MBD-1	MBD-2	MBD-3	MBD-4	MBD-5
								时间/s	60	80	15	13	10	14	9

通过上述实验，可以看出本专利发明的方法制备的矿物油消泡剂提高的储存稳定性，同时形成的产品也具有良好的性能。

Claims

1.一种油基分散体，其特征在于，用载体油、固体粒子、分散剂和乳化剂制得：

A、载体油，所述的载体油主要是由碳氢组成的环状、直链、支链结构的矿物油，用量为油基分散体总质量的75~90%，这些烃单独使用或混合使用；

B、固体粒子，所述的固体粒子包括金属氧化物、脂肪酸金属皂、脂肪酸酰胺和有机蜡；在制备分散体的时，不同种固体粒子以任意比例混合；固体粒子占整个分散体总质量的3～15%；

C、分散剂，所述分散剂的HLB值大于8，包括非离子型分散剂和阴离子型分散剂，非离子和阴离子分散剂以任意的比例混合复配；所述分散剂用量为整个分散体总质量的0.1~5%；

D、乳化剂，所述的乳化剂是非离子表面活性剂，HLB值小于8，用量为整个分散体总质量的1~10%；

油基分散体的制备方法如下：

（1）无机物分散体制备：

室温条件下将载体油和白炭黑加入到烧瓶中，开启搅拌缓慢搅拌，待白炭黑全部分散到载体油中，将混合物通过胶体磨研磨，进一步分散，然后向粗分散液中加入分散剂再研磨0.5~6h，直至白炭黑的粒径为500nm以下备用；

（2）有机物分散体的制备：

将矿物油和脂肪酸金属皂和/或脂肪酸酰胺和/或有机蜡加入到容器中，开启搅拌器缓慢搅拌，升温到熔化温度以上，保温10~30min后再以1~3℃/min的速度降温至熔化温度以下10℃，此时提高转速为1000~5000rpm，并加入分散剂和0.5mm和1mm的氧化锆混合研磨球，研磨至有机物固体分散微粒的粒径为1µm以下备用；

2.根据权利要求1所述的一种油基分散体，其特征在于，金属氧化物包括二氧化硅、氧化铝、氧化锌或氧化镁中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种油基分散体，其特征在于，金属氧化物是比表面积为30~500 m²/g的疏水白炭黑。

4.根据权利要求1所述的一种油基分散体，其特征在于，脂肪酸金属皂选自月桂酸铝、月桂酸锌、月桂酸镁、月桂酸钙、月桂酸钾、月桂酸钠、棕榈酸铝、棕榈酸锌、棕榈酸镁、棕榈酸钙、棕榈酸钾、棕榈酸钠、硬脂酸铝、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钾、硬脂酸钠、油酸铝、油酸锌、油酸铝、油酸钾、油酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种油基分散体，其特征在于，脂肪酸酰胺是由硬脂酸和乙二胺形成的乙撑双硬脂酸酰胺。

6.根据权利要求1所述的一种油基分散体，其特征在于，有机蜡选自石蜡、微晶蜡、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、褐煤蜡、巴西棕榈蜡、沙索费托蜡和蜂蜡。

7.根据权利要求1所述的一种油基分散体，其特征在于非离子型分散剂选自脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醋酸乙烯类、聚乙二醇类、聚醚改性聚硅氧烷、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺。

8.根据权利要求1所述的一种油基分散体，其特征在于阴离子型分散剂选自苯磺酸盐、萘磺酸盐、丙烯酸马来酸磺酸盐、有机磷酸盐，聚羧酸盐。