CN113577833B - 一种绿色固体消泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绿色固体消泡剂及其制备方法。其特征在于所述消泡剂采用天然油脂作为消泡活性成分，矿物类化合物和生物类化合物作为载体，聚甘油作为结构剂，通过原子经济性的工艺手段，制备出绿色固体消泡剂产品。绿色固体消泡剂的制备步骤为：(1)将载体加入到混合器M1中，搅拌均匀；(2)将消泡活性成分和结构剂同时加入到M2中，搅拌均匀；(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。本发明所述的绿色固体消泡剂不仅绿色环保，可实现生物降解，并且具有较强的消抑泡性能和抗衰减性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种绿色固体消泡剂及其制备方法，消泡剂属于精细化学制剂，因此本发明属于精细化工制剂技术领域。
背景技术
泡沫是工业过程中常见的现象，其存在会给工业生产带来诸如生产能力下降、原料和产品浪费、反应周期延长、产品质量下降、环境受到污染等危害。因此，消除泡沫非常重要。工业过程中可通过添加消泡剂以达到消泡的目的。
消泡剂从形态上主要分为液体消泡剂和固体消泡剂，其中固体消泡剂按活性组分不同，可分为有机硅类固体消泡剂和非有机硅固体消泡剂。有机硅类固体消泡剂的消泡成分主要是有机硅化合物，由于其具有化学稳定性好、热稳定性好、生理惰性、表面张力小等优点，现已作为制备固体消泡剂产品的主要活性成分。专利CN101991976B、CN102302869B、CN102407033B、CN104941260B等专利均使用有机硅类化合物作为消泡活性物，在日化行业具有优良的消抑泡性能和抗衰减性能。但有机硅类化合物的使用不符合绿色化学的概念：一方面，从氯硅烷制备有机硅化合物的过程中会排放大量的废气和废水，严重污染环境；另一方面，有机硅化合物的主要骨架为硅氧键，其非常稳定，在正常生态环境中不易降解。非有机硅固体消泡剂的消泡成分主要是碳氢类化合物。专利CN107117851B采用矿物油、聚醚为主要消泡成分，制备的固体消泡剂在石油油井、建筑水泥、混凝土等行业，具有优良的消抑泡性能、相容性和抗衰减性能，但由于矿物油和制备聚醚的原料环氧化物均从不可再生的石油中获取，也不符合绿色化学的概念。
“绿色化学”最早由美国绿色化学研究所所长、耶鲁大学教授在1992年提出的，倡导使用无毒无害的可再生原料，使用原子经济性的制备方法，制备出环境友好型产品。本文采用可再生物质作为原料，制备出符合绿色化学概念的绿色固体消泡剂产品。
发明内容
本发明涉及一种绿色固体消泡剂及其制备方法，采用天然油脂作为消泡活性成分，矿物类化合物和生物类化合物作为载体，聚甘油作为结构剂，通过原子经济性的工艺手段，制备出固体消泡剂产品，其不仅绿色环保，易生物降解，并且具有较强的消抑泡性能和抗衰减性能。
本发明的绿色固体消泡剂由以下组分组成：
A.消泡活性成分
所述消泡活性成分为天然油脂，选自动物油脂、植物油脂。
动物油脂具体选自牛蹄油、牛脂、羊脂、猪脂、马脂、鱼油、羊毛脂。
植物油脂具体选自蓖麻油、菜子油、米糠油、豆油、花生油、棕榈油、棕榈仁油、槐糖脂、L-鼠李糖脂。
本发明所述动物油脂、植物油脂可以单独使用或混合使用，用量占消泡剂总质量的5～30%。
B.载体
所述载体选自生物类化合物B1、矿物类化合物B2。
所述的生物类化合物B1为淀粉以及淀粉的衍生物；
所述淀粉选自小麦淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉；所述淀粉衍生物选自酯化淀粉、醚化淀粉、水解淀粉；
所述酯化淀粉选自磷酸一酯淀粉、磷酸二酯淀粉、磷酸三脂淀粉、淀粉硫酸酯、烯基琥珀酸酯化淀粉、醋酸酯淀粉、氨基甲酸酯淀粉、月桂酸淀粉酯、柠檬酸淀粉酯、丁二酸淀粉酯、邻苯二甲酸淀粉酯；所述醚化淀粉选自羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、叔铵基烷基醚淀粉、季铵醚淀粉；所述水解淀粉选自葡萄糖、麦芽糖、糊精。
所述的矿物类化合物B2主要是通过矿石加工而来的无机盐，具体选自硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硝酸盐等，具体选自硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙、沸石、硅酸镁、硅酸钙、云母、膨润土、硅藻土、海泡石、天然粘土、改性粘土、滑石、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸钙等。
本发明所述生物类化合物B1、矿物类化合物B2可以单独使用或混合使用，用量占消泡剂总质量的60～85%。
C.结构剂
所述结构剂为聚甘油，其以天然油脂制备出的天然甘油为原料，通过多个甘油分子间的羟基经脱水而得。本发明使用聚甘油具体为二聚甘油、三聚甘油、四聚甘油、五聚甘油、六聚甘油、七聚甘油、八聚甘油、九聚甘油、十聚甘油。用量占消泡剂总质量的2～20％。
所述的绿色固体消泡剂的制备方法，具体操作步骤为：
(1)将载体B加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将消泡活性成分A和结构剂C同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
本发明优势在于，所选取的原料均采用天然环保可再生材料，反应过程在常温常压下通过物理搅拌即可完成，减少能量消耗及废气排放，并且所有原料的原子都被产品消纳，提高了原子的利用率，最终的生产的消泡剂产品绿色环保，并有较强的消抑泡性能和较好的抗衰减性能。
具体实施方式
实施例1
(1)将31g马铃薯淀粉、40g硫酸钠加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将18g豆油和11g二聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例2
(1)将60g小麦淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将30g花生油和10g十聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例3
(1)将81g碳酸钾加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将9g猪脂和10g七聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例4
(1)将61g硅藻土加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将27g米糠油和12g六聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例5
(1)将64g磷酸二酯淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将23g蓖麻油和13g三聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例6
(1)将66g淀粉硫酸酯加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将15g菜籽油和19g五聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例7
(1)将79g醋酸酯淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将6g棕榈油和15g四聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例8
(1)将83g氨基甲酸酯淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将5g牛蹄油和12g九聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例9
(1)将85g月桂酸淀粉酯加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将7g牛脂和8g八聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例10
(1)将69g羧甲基淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将12g羊脂和19g六聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例11
(1)将84g叔氨基烷基醚淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将10g马脂和6g三聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例12
(1)将82g季铵醚淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将11g鱼油和7g五聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例13
(1)将78g碳酸钠加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将20g羊毛脂和2g四聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例14
(1)将38g小麦淀粉和32g柠檬酸淀粉酯加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将17g棕榈仁油和13g二聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例15
(1)将31g玉米淀粉和31g羧甲基淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将18g槐糖脂和20g十聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例16
(1)将30g马铃薯淀粉和43硅酸钙加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将25g L-鼠李糖脂和2g八聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例17
(1)将40g木薯淀粉和40g改性粘土加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将13g豆油与牛脂和7g九聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例18
(1)将65g邻苯二甲酸淀粉酯和12g季铵醚淀粉加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将14g花生油与羊毛脂和9g七聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例19
(1)将55g淀粉硫酸酯和20g硫酸镁加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将11g蓖麻油与猪脂和14g三聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例20
(1)将42g磷酸一酯淀粉和30g丁二酸淀粉酯加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将19g菜籽油与棕榈油和9g六聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例21
(1)将30g羟乙基淀粉和33g糊精加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将29g牛脂与牛蹄脂和8g五聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例22
(1)将41g羟丙基淀粉和30g硝酸钙加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将26g鱼油与米糠油和3g四聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
实施例23
(1)将45g麦芽糖和30g柠檬酸钠加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将21g槐糖脂与鱼油和4g十聚甘油同时加入到混合器M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
对比例1
依据发明专利CN201611056491.7 实施例1制备的固体消泡剂。
对比例2
依据发明专利CN201010017656.6 实施例1制备的固体颗粒抑泡剂。
对比例3
市售固体消泡剂。
消抑泡性能测试
洗衣机测试
测试方法：在容量为7kg的滚筒洗衣机里加入50g市售的洗衣粉，0.3g固体消泡剂，测试程序为标准洗。洗衣机的门上标有11个度量标示，依次记为0，10，20……100，其中0为起始，表示无泡沫；100表示充满泡沫。每5min为一个洗涤周期，每5min记录一次泡沫高度，且在停机时记录数据。数值越大，表明洗衣机中的泡沫高度越高，抑泡效果就越差；相同时间内泡沫高度越低，说明产品抑泡性能越好。测试结果如下：
表1洗衣机测试结果
注：上表中“X”表示当时测试；“Y”表示样品在温度为40℃，湿度为70％放置四周后测试。
通过上述测试，可以看出采用该方法制备的绿色固体消泡剂样品不论在洗涤初期还是在洗涤后期均具有很好的消抑泡性能；且在温度为40℃、湿度为70％的条件下放置四周后，消抑泡性能变化不明显，具有较好的抗衰减性能。
Claims (9)
1.一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述绿色固体消泡剂由以下组分组成：
A.消泡活性成分
所述消泡活性成分为天然油脂，选自动物油脂、植物油脂；
所述动物油脂和植物油脂单独使用或混合使用，用量占消泡剂总质量的5～30％；
B.载体
所述载体选自生物类化合物B1、矿物类化合物B2；
所述的生物类化合物B1选自淀粉以及淀粉的衍生物；
所述的淀粉衍生物选自酯化淀粉、醚化淀粉、水解淀粉；
所述的矿物类化合物B2主要是通过矿石加工而来的无机盐；
所述生物类化合物B1、矿物类化合物B2单独使用或混合使用，用量占消泡剂总质量的60～85％；
C.结构剂
所述结构剂为聚甘油，其以天然油脂制备出的天然甘油为原料，通过多个甘油分子间的羟基经脱水而得，所述聚甘油选自二聚甘油、三聚甘油、四聚甘油、五聚甘油、六聚甘油、七聚甘油、八聚甘油、九聚甘油、十聚甘油，用量为消泡剂总质量的2～20％；
所述的绿色固体消泡剂的制备方法，操作步骤为：
(1)将载体B加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(2)将消泡活性成分A和结构剂C同时加入到M2中，搅拌均匀；
(3)将(2)中的混合物加入到混合器M1中，搅拌均匀；
(4)将(3)得到的混合物经粉碎或造粒，得到的混合物即为所制备的绿色固体消泡剂。
2.根据权利要求1所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述动物油脂，选自牛蹄油、牛脂、羊脂、猪脂、马脂、鱼油、羊毛脂。
3.根据权利要求1所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述植物油脂，选自蓖麻油、菜子油、米糠油、豆油、花生油、棕榈油、棕榈仁油、槐糖脂、L-鼠李糖脂。
4.根据权利要求1所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述淀粉，选自小麦淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉。
5.根据权利要求1所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述酯化淀粉选自磷酸一酯淀粉、磷酸二酯淀粉、磷酸三酯淀粉、淀粉硫酸酯、烯基琥珀酸酯化淀粉、醋酸酯淀粉、氨基甲酸酯淀粉、月桂酸淀粉酯、柠檬酸淀粉酯、丁二酸淀粉酯、邻苯二甲酸淀粉酯。
6.根据权利要求1所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述醚化淀粉，选自羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、叔铵基烷基醚淀粉、季铵醚淀粉。
7.根据权利要求1所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述水解淀粉，选自葡萄糖、麦芽糖、糊精。
8.根据权利要求1所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述矿物类化合物选自硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硝酸盐。
9.根据权利要求8所述的一种绿色固体消泡剂，其特征在于所述矿物类化合物，选自硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙、沸石、硅酸镁、硅酸钙、云母、膨润土、硅藻土、海泡石、天然粘土、改性粘土、滑石、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸钙。
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