CN113680107A - 一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，具体包括以下步骤：S1、将SiO2滤饼与纯水加入烧杯中，在髙速搅拌下分散成乳液，加入一定量的疏水修饰剂和/或亲水修饰剂，调节溶液的pH到一定范围；S2、然后在50℃、70℃、80℃下分别恒温1h，将溶液减压抽滤得改性SiO2滤饼，干燥、将其粉碎两次后即得到改性纳米SiO2；S3、最后取一定量粉碎后的改性纳米SiO2与一定量聚二甲基硅氧烷在高速搅拌下升温至一定温度，恒温4h，冷却至室温，即得到硅膏消泡剂。本发明通过添加两种修饰剂，提高了消泡剂的抑泡性能。当以20％的疏水修饰剂M‑2、10％的亲水修饰剂M‑A共同修饰SiO2并与聚二甲基硅氧烷共混制备硅膏消泡剂时，其抑泡失活时间可达63min，表现出良好的抑泡性能。
Description
技术领域
本发明涉及消泡剂技术领域，具体为一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法。
背景技术
在水性涂料、废水处理等过程中，常釆取添加表面活性剂的方式以提髙溶液的稳定性，由于表面活性剂的高表面张力，在搅拌、转移、产品封裝等过程中会产生大量具有定稳定性的泡沫。泡沫是气体分散在液体中的分散体系，占据大量的体积。为防止泡沫逸出反应釜，常减少反应釜中原料的添加量，使得反应釜的利用率大大降低：并且泡沫会夹带部分液体，使反应不均匀，影响反应效率，降低了生产速度。为解决这一问题，可采取添加消泡剂的方式消除稳定泡沫。有机硅消泡剂由于其表面张力小，表面活性髙；热稳定性好，可在5℃-150℃范围内使用：化学稳定性好，耐酸碱：具有生理惰性，对生物和环境无毒无害；对所有气泡体系均具有抑泡和破泡作用等被广泛硏究。
聚二甲基硅氧烷(PDMS)单独作为消泡剂时，其消泡时间长，性能较差；在大量添加后才能达到一定的抑泡效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，解决了聚二甲基硅氧烷消泡剂在无需大量添加情况下就能达到抑泡效果的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将SiO2滤饼与纯水加入烧杯中，在髙速搅拌下分散成乳液，加入一定量的疏水修饰剂和/或亲水修饰剂，调节溶液的pH到一定范围；
S2、然后在50℃、70℃、80℃下分别恒温1h，将溶液减压抽滤得改性SiO2滤饼，干燥、将其粉碎两次后即得到改性纳米SiO2；
S3、最后取一定量粉碎后的改性纳米SiO2与一定量聚二甲基硅氧烷在高速搅拌下升温至一定温度，恒温4h，冷却至室温，即得到硅膏消泡剂。
优选的，所述步骤S1中疏水修饰剂为疏水修饰剂M-2。
优选的，所述步骤S1中的亲水修饰剂为含氨丙基的亲水修饰剂M-A。
优选的，所述步骤S1中的PH范围为8-9。
优选的，所述步骤S3中的一定温度为150℃。
有益效果
本发明提供了一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：本发明通过添加两种修饰剂，提高了消泡剂的抑泡性能。当以20％的疏水修饰剂M-2、10％的亲水修饰剂M-A共同修饰SiO2并与聚二甲基硅氧烷共混制备硅膏消泡剂时，其抑泡失活时间可达63min，表现出良好的抑泡性能。
附图说明
图1为本发明改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备流程图；
图2为本发明改性纳米SiO2的红外曲线图；
图3为本发明改性纳米SiO2的拉曼光谱曲线图；
图4为本发明消泡剂的抑泡失活时间随二氧化硅中M-A添加量(M-2为10％)的变化趋势图；
图5为本发明硅膏消泡剂热稳定性侧视图；
图6为本发明硅膏消泡剂离心稳定性图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明实施例提供三种技术方案：一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，具体包括以下实施例：
实施例1
S1、将SiO2滤饼与纯水加入烧杯中，在髙速搅拌下分散成乳液，加入10％的疏水修饰剂M-2和10％含氨丙基的亲水修饰剂M-A，调节溶液的pH到8-9；
S2、然后在50℃、70℃、80℃下分别恒温1h，将溶液减压抽滤得改性SiO2滤饼，干燥、将其粉碎两次后即得到改性纳米SiO2，并将其标记为SiO2-(M-2修饰剂量)-(M-A修饰剂量)，此次标记为SiO2-10-10；
S3、最后取5g粉碎后的改性纳米SiO2与100g聚二甲基硅氧烷在高速搅拌下升温至150℃，恒温4h，冷却至室温，即得到硅膏消泡剂。
实施例2
S1、将SiO2滤饼与纯水加入烧杯中，在髙速搅拌下分散成乳液，加入20％的疏水修饰剂M-2和10％含氨丙基的亲水修饰剂M-A，调节溶液的pH到8-9；
S2、然后在50℃、70℃、80℃下分别恒温1h，将溶液减压抽滤得改性SiO2滤饼，干燥、将其粉碎两次后即得到改性纳米SiO2，并将其标记为SiO2-(M-2修饰剂量)-(M-A修饰剂量)，此次标记为SiO2-20-10；
S3、最后取5g粉碎后的改性纳米SiO2与100g聚二甲基硅氧烷在高速搅拌下升温至150℃，恒温4h，冷却至室温，即得到硅膏消泡剂。
实施例3
S1、将SiO2滤饼与纯水加入烧杯中，在髙速搅拌下分散成乳液，加入30％的疏水修饰剂M-2和10％含氨丙基的亲水修饰剂M-A，调节溶液的pH到8-9；
S2、然后在50℃、70℃、80℃下分别恒温1h，将溶液减压抽滤得改性SiO2滤饼，干燥、将其粉碎两次后即得到改性纳米SiO2，并将其标记为SiO2-(M-2修饰剂量)-(M-A修饰剂量)，此次标记为SiO2-30-10；
S3、最后取5g粉碎后的改性纳米SiO2与100g聚二甲基硅氧烷在高速搅拌下升温至150℃，恒温4h，冷却至室温，即得到硅膏消泡剂。
为验证修饰剂M-2、M-A已接枝在SiO2上，对SiO2-0-0、SiO2-20-0、SiO2-10-10进行红外分析，结果如图2所示。由图2可知，三条曲线在811cm-1和1098cm-1分别对应Si-O-Si的反对称伸缩振动峰和对称伸缩振动峰的位置，及在3440cm-1和956cm-1分别对应Si-OH的伸缩振动和弯曲振动吸收峰的位置均岀现吸收峰。M-2修饰SiO2，和M2与MA共同修饰的二氧化硅在3440cm-1和956cm-1的Si-OH的吸收峰峰强度较未改性SiO2弱，同时Si-O-Si峰増强，表明修饰剂的加入后SiO2表面Si-OH的数量减少，Si-O-Si数量增多；且在2937cm-1和2867cm-1出现了-CH2-、CH3的CH不对称伸缩振动峰，表明SiO2表面接枝有有机碳链。
红外光谱图中修饰剂M-A中氨基的特征吸收峰位置应在3300-3500cm-1，与Si-OH的吸收峰重合。为证明M-A已接枝在SiO2上，于是对二氧化硅进行拉曼光谱分析，结果如图3。由图可知，M2修饰SiO2和M-2与M-A共同修饰的SiO2在2909cm-1和2970cm-1附近出现了-CH2-、-CH3的C-H不对称伸缩振动峰，另外在M-2与M-A共同修饰的SiO2在3320cm-1出现了N-H的伸缩振动峰，表明了M-2、M-A已接枝在SiO2表面，其结果与红外分析光谱吻合。
请参阅图4，由图可知，随着M-A修饰剂量的增加，消泡剂的抑泡失活时间逐渐增加，最高可达63min。其原因可能是氨基中氮原子上有孤对电子，与氢原子结合时，表现出较大的电负性，形成强极性键；聚二甲基硅氧烷是以Si-O-Si为主链的聚合物，有电负性强的氧原子且含有大量的孤对电子，强极性键(N-H)上的氢原子与聚二甲基硅氧烷上的氧原子形成N-H-O型的氢键，氢键的形成增加了二氧化硅与聚二甲基硅氧烷间的作用力，消泡剂维持抑泡活性的时间增加，使得抑泡效率增加。
请参阅图5，图5为SiO2-0-10、SiO2-10-10、SiO2-20-10、SiO2-30-10各20ml置于100℃烘箱中，恒温48h后，消泡剂的状态图。结果如图5所示，消泡剂无分层，将玻璃瓶倒置，观察发现SiO2-0-10、SiO2-10-l0底部有少量沉淀，SiO2-20-10、SiO2-30-10底部无沉淀，表明SiO2-20-10、SiO2-30-10的热稳定性良好。
请参阅图6，图6为8ml各消泡剂，在3000r/min转速下离心15min，离心后的消泡剂状态图。如图6所示。由图可以看出，消泡剂上层无分层，底部有少量沉淀，且沉淀量均<0.5mL，表明硅膏消泡剂的离心稳定性良好。
综述，本发明可以成功将修饰剂接枝到SiO2上，对SiO2进行改性，而且通过改性SiO2制备的消泡剂有更好的抑泡效果，还有良好的热稳定性以及离心稳定性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、将SiO2滤饼与纯水加入烧杯中，在髙速搅拌下分散成乳液，加入一定量的疏水修饰剂和/或亲水修饰剂，调节溶液的pH到一定范围；
S2、然后在50℃、70℃、80℃下分别恒温1h，将溶液减压抽滤得改性SiO2滤饼，干燥、将其粉碎两次后即得到改性纳米SiO2；
S3、最后取一定量粉碎后的改性纳米SiO2与一定量聚二甲基硅氧烷在高速搅拌下升温至一定温度，恒温4h，冷却至室温，即得到硅膏消泡剂。
2.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中疏水修饰剂为疏水修饰剂M-2。
3.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的亲水修饰剂为含氨丙基的亲水修饰剂M-A。
4.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的PH范围为8-9。
5.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅及硅膏消泡剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的一定温度为150℃。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211123 |