CN114699805A - 一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂及其制备方法。消泡剂包括预混液、乳化组分、添加剂组分和水；预混液包括混合硅油、气相法二氧化硅和沉淀法二氧化硅，其中混合硅油460份‑560份，气相法二氧化硅50份‑70份，沉淀法二氧化硅20份‑40份；乳化组分包括聚醚、司盘60和吐温60，聚醚180份‑220份、司盘为25份‑35份、吐温60为15份‑21份；添加剂组分为3份‑4份，添加剂组分包括0.8‑1.2份增稠剂、0.3‑0.7份氢氧化钠和1.8‑2.2份杀菌剂。本申请消泡剂具体消泡抑泡效果好、成本低的优点，同时又具有水溶性好、易分散、耐热性好等优点，完全满足聚氯乙烯聚合过程中生产需要。
Description
技术领域
本申请涉及消泡剂技术领域，尤其涉及一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂及其制备方法。
背景技术
在悬浮法聚氯乙烯聚合生产过程中，因为选用聚乙烯醇(PVA)作为悬浮分散剂，同时还添加了大量的乳液引发剂和终止剂，而乳液引发剂和终止剂中含有一定量的表面活性剂，这些表面活性剂成分的添加同时加上悬浮法生产聚氯乙烯的特定工艺都会导致聚合过程中有大量泡沫形成：(1)在聚合后期时，进行聚合釜内未反应完的氯乙烯单体真空回收时，会产生大量泡沫；(2)在汽提脱除氯乙烯单体时，汽提塔内每层塔板上会形成大量泡沫。
针对以上问题，聚氯乙烯生产企业一般都会在聚合过程中添加消泡剂来消除泡沫和抑制泡沫的形成，通常会选用有机硅消泡剂或者聚醚消泡剂。
有机硅消泡剂具有较好的消泡和抑泡的性能，但是存在高温下稳定性差的缺点，特别是在聚氯乙烯聚合汽提过程中，由于汽提塔顶层温度在105-110℃，有机硅消泡剂中的不稳定成分会在汽提塔的塔盘和塔内壁形成黄色的“硅垢”，“硅垢”脱落并融入物料中将严重影响聚氯乙烯树脂的质量。而聚醚消泡剂有水溶性好、易分散、抑泡性能好、耐热性好等诸多优点，但是由于聚醚消泡剂的消泡速度弱，不能将氯乙烯单体在被回收时产生的大量泡沫快速消除，而导致泡沫夹带到回收管道中，造成氯乙烯单体回收系统管道的堵塞。
发明内容
针对传统消泡剂所存在的耐温性差或消泡速度慢的问题，本申请提供一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂及其制备方法。
本申请采用的技术方案如下：
一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂，所述消泡剂包括预混液、乳化组分、添加剂组分和水；
所述预混液包括混合硅油、气相法二氧化硅和沉淀法二氧化硅，其中所述混合硅油460份-560份，所述气相法二氧化硅50份-70份，所述沉淀法二氧化硅20份-40份；
所述乳化组分包括聚醚、司盘60和吐温60，所述聚醚180份-220份、所述司盘为25份-35份、所述吐温60为15份-21份；
所述添加剂组分为3份-4份，所述添加剂组分包括0.8-1.2份增稠剂、0.3-0.7份氢氧化钠和1.8-2.2份杀菌剂；
所述水为3000份-4000份。
进一步地，所述乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中所述乳化剂一的亲水亲油平衡值为5-7；所述乳化剂二的亲水亲油平衡值为12-15，所述乳化剂一为25份-31份，所述乳化剂二为33份-39份。
进一步地，所述混合硅油由粘度为700cs-1500cs和粘度为50000cs-70000cs的聚二甲基硅氧烷以0.3-0.7：1的重量比例混合而成。
有一方面，本申请提供一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按质量份，将460份-560份的混合硅油、50份-70份气相法二氧化硅和20份-40份沉淀法二氧化硅；依次加入预混釜中，使预混釜中温度保持在150-200℃、且充分搅拌混合6-7小时后即制得预混液；
按质量份，将所述预混液、180份-220份的聚醚、25份-35份的所述司盘、15份-21份的所述吐温60加入到乳化釜中，使乳化釜中温度保持在80-110℃、且充分搅拌2-3小时使充分乳化；
向所述乳化釜中滴加水800份-1000份，在滴加水的过程中加入0.8-1.2份增稠剂；
水滴加完毕后，保温40-50℃同时搅拌2-3小时；
加入2200份-3000份水和1.8-2.2份杀菌剂；
滴加氢氧化钠将乳化釜中物料的pH值为7-8；
继续搅拌0.5小时-1小时后，即制得消泡剂。
进一步地，在将所述预混液、180份-220份的聚醚、25份-35份的所述司盘、15份-21份的所述吐温60加入到乳化釜中时，还包括加入25份-31份的乳化剂一和33份-39份的所述乳化剂二；
所述乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中所述乳化剂一的聚醚链环氧乙烷聚合度小于7；所述乳化剂二的聚醚链环氧乙烷聚合度大于或等于7。
进一步地，所述混合硅油由粘度为700cs-1500cs和粘度为50000cs-70000cs的聚二甲基硅氧烷以0.3-0.7：1的重量比例混合而成。
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
在聚氯乙烯聚合生产过程中需要一种消泡和抑泡性能兼具、稳定性好同时性价比高的消泡剂来满足生产需要。本申请的消泡剂既有快速消泡效果，又具有较长时间的抑泡效果：在聚氯乙烯聚合后期，也就是真空回收氯乙烯单体(不低于10分钟时间)的阶段，添加本申请消泡剂能迅速消除此阶段产生的泡沫，同时有效抑制泡沫的再次产生；随着聚氯乙烯聚合工序的推进，聚氯乙烯树脂浆料(含有聚氯乙烯树脂和水以及消泡剂)进入汽提阶段，本申请消泡剂在此阶段的高温状态下仍然稳定，继续发挥着消泡剂的性能。
因此，本申请消泡剂结合了有机硅消泡剂的优点(消泡抑泡效果好、成本低)和聚醚消泡剂的优点(水溶性好、易分散、抑泡性能好、耐热性好等)，完全满足于聚氯乙烯聚合过程中生产需要。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，并使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过本申请实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
聚醚改性聚硅氧烷一般由聚醚和聚二甲基硅氧烷接枝共聚而成，分子结构中同时含有亲水性的聚醚链段和疏水性的聚硅氧烷链段，是一种性能独特的有机硅表面活性剂。
聚醚的化学结构式为R2(EO)x(PO)yH，R2为烷氧基、酚基、氨基，x＝1～100，y＝1～200，x/y＝1/5～1/2。
气相法二氧化硅是通过氯硅烷在氢气和氧气火焰中进行高温水解缩合所合成，在气相二氧化硅粒子形成的过程中，在二氧化硅表面残留有大量的硅羟基(Si-OH)，硅羟基的存在，一方面可赋予气相二氧化硅较高的表面活性，带来一系列的特殊性能如补强、增稠和触变等性能；
沉淀法二氧化硅俗称白炭黑，又称水合硅酸、轻质二氧化硅，化学表达式一般写成mSiO2·nH2O,外观为白色高度分散的无定形粉末，也有加工成颗粒状作为商品的。比重为2.319～2.653，熔点为1750℃。不溶于水及绝大多数酸，在空气中吸收水分后会成为聚集的细粒。能溶于苛性钠和氢氟酸。对其它化学药品稳定，耐高温不分解，不燃烧。具有很高的电绝缘性，多孔性，内表面积大，有吸水性，无毒。
一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂，消泡剂包括预混液、乳化组分、添加剂组分和水；
预混液包括混合硅油、气相法二氧化硅和沉淀法二氧化硅，其中混合硅油460份-560份，气相法二氧化硅50份-70份，沉淀法二氧化硅20份-40份；
乳化组分包括聚醚、司盘60和吐温60，聚醚180份-220份、司盘为25份-35份、吐温60为15份-21份；
添加剂组分为3份-4份，添加剂组分包括0.8-1.2份增稠剂、0.3-0.7份氢氧化钠和1.8-2.2份杀菌剂；
水为3000份-4000份。
具体地，乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中乳化剂一的亲水亲油平衡值为5-7；乳化剂二的亲水亲油平衡值为12-15(亲水亲油平衡值即为HLB值，HLB值越小，亲油性越强；反之，亲水性越强)。乳化剂一为25份-31份，乳化剂二为33份-39份。也就是说乳化剂一的聚醚含量少，属亲油型的。乳化剂二的聚醚含量多，属亲水型的，能溶解在水中。
混合硅油由粘度为700cs-1500cs和粘度为50000cs-70000cs的聚二甲基硅氧烷以0.3-0.7：1的重量比例混合而成。
在以上原料配比的基础上，本申请提供以下实施例以制备用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂。
实施例一
按质量份，将460份的混合硅油、50份气相法二氧化硅和20份沉淀法二氧化硅；依次加入预混釜中，使预混釜中温度保持在150℃、且充分搅拌混合7小时后即制得预混液。其中的混合硅油由粘度为700cs和粘度为50000cs的聚二甲基硅氧烷以0.3：1的重量比例混合而成。
按质量份，将预混液、180份的聚醚、25份的司盘、15份的吐温60、25份的乳化剂一和33份的乳化剂二加入到乳化釜中，使乳化釜中温度保持在80℃、且充分搅拌3小时使充分乳化。其中的乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中乳化剂一的亲水亲油平衡值为7；乳化剂二的亲水亲油平衡值为12。
向乳化釜中滴加水800份，在滴加水的过程中加入0.8份增稠剂。
水滴加完毕后，保温40℃同时搅拌3小时。
加入2200份水和1.8份杀菌剂。
滴加氢氧化钠将乳化釜中物料的pH值为7。
继续搅拌0.5小时后，即制得消泡剂。
实施例二
按质量份，将510份的混合硅油、60份气相法二氧化硅和30份沉淀法二氧化硅；依次加入预混釜中，使预混釜中温度保持在180℃、且充分搅拌混合7小时后即制得预混液。其中的混合硅油由粘度为1000cs和粘度为60000cs的聚二甲基硅氧烷以0.5：1的重量比例混合而成。
按质量份，将预混液、200份的聚醚、30份的司盘、18份的吐温60加入到乳化釜中，使乳化釜中温度保持在90℃、且充分搅拌3小时使充分乳化。
向乳化釜中滴加水900份，在滴加水的过程中加入1份增稠剂。
水滴加完毕后，保温40℃同时搅拌3小时。
加入2740份水和2份杀菌剂。
滴加氢氧化钠将乳化釜中物料的pH值为7。
继续搅拌1小时后，即制得消泡剂。
实施例三
按质量份，将510份的混合硅油、60份气相法二氧化硅和30份沉淀法二氧化硅；依次加入预混釜中，使预混釜中温度保持在180℃、且充分搅拌混合7小时后即制得预混液。其中的混合硅油由粘度为1000cs和粘度为60000cs的聚二甲基硅氧烷以0.5：1的重量比例混合而成。
按质量份，将预混液、200份的聚醚、30份的司盘、18份的吐温60、28份的乳化剂一和36份的乳化剂二加入到乳化釜中，使乳化釜中温度保持在90℃、且充分搅拌3小时使充分乳化。其中的乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中乳化剂一的亲水亲油平衡值为5；乳化剂二的亲水亲油平衡值为15。
向乳化釜中滴加水900份，在滴加水的过程中加入1份增稠剂。
水滴加完毕后，保温40℃同时搅拌3小时。
加入2740份水和2份杀菌剂。
滴加氢氧化钠将乳化釜中物料的pH值为7。
继续搅拌1小时后，即制得消泡剂。
实施例四
按质量份，将560份的混合硅油、70份气相法二氧化硅和40份沉淀法二氧化硅；依次加入预混釜中，使预混釜中温度保持在200℃、且充分搅拌混合6小时后即制得预混液。其中的混合硅油由粘度为1500cs和粘度为70000cs的聚二甲基硅氧烷以0.7：1的重量比例混合而成。
按质量份，将预混液、220份的聚醚、40份的司盘、21份的吐温60、31份的乳化剂一和39份的乳化剂二加入到乳化釜中，使乳化釜中温度保持在110℃、且充分搅拌2小时使充分乳化。其中的乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中乳化剂一的亲水亲油平衡值为6；乳化剂二的亲水亲油平衡值为13。
向乳化釜中滴加水1000份，在滴加水的过程中加入1.2份增稠剂。
水滴加完毕后，保温50℃同时搅拌2小时。
加入3000份水和2.2份杀菌剂。
滴加氢氧化钠将乳化釜中物料的pH值为7。
继续搅拌1小时后，即制得消泡剂。
本申请通过在混合硅油中加入二氧化硅，既增加了消泡剂体系的表面活性，又提高了硅油在消泡剂体系中的分散性，增强了消泡效果；在乳化阶段引入了聚醚改性聚硅氧烷，聚醚改性聚硅氧烷中的亲水性聚醚链段，能够使消泡剂体系能在水中分散、乳化，且乳化稳定性高，且聚醚改性聚硅氧烷中少量的亲油性聚硅氧链段，能够使消泡剂体系具体较高的逆溶性，在高温下保持泡沫稳定。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂，其特征在于，所述消泡剂包括预混液、乳化组分、添加剂组分和水；
所述预混液包括混合硅油、气相法二氧化硅和沉淀法二氧化硅，其中所述混合硅油460份-560份，所述气相法二氧化硅50份-70份，所述沉淀法二氧化硅20份-40份；
所述乳化组分包括聚醚、司盘60和吐温60，所述聚醚180份-220份、所述司盘为25份-35份、所述吐温60为15份-21份；
所述添加剂组分为3份-4份，所述添加剂组分包括0.8-1.2份增稠剂、0.3-0.7份氢氧化钠和1.8-2.2份杀菌剂；
所述水为3000份-4000份。
2.根据权利要求1所述的用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂，其特征在于，所述乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中所述乳化剂一的亲水亲油平衡值为5-7；所述乳化剂二的亲水亲油平衡值为12-15，所述乳化剂一为25份-31份，所述乳化剂二为33份-39份。
3.根据权利要求1所述的应用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂，其特征在于，所述混合硅油由粘度为700cs-1500cs和粘度为50000cs-70000cs的聚二甲基硅氧烷以0.3-0.7：1的重量比例混合而成。
4.一种用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
按质量份，将460份-560份的混合硅油、50份-70份气相法二氧化硅和20份-40份沉淀法二氧化硅；依次加入预混釜中，使预混釜中温度保持在150-200℃、且充分搅拌混合6-7小时后即制得预混液；
按质量份，将所述预混液、180份-220份的聚醚、25份-35份的所述司盘、15份-21份的所述吐温60加入到乳化釜中，使乳化釜中温度保持在80-110℃、且充分搅拌2-3小时使充分乳化；
向所述乳化釜中滴加水800份-1000份，在滴加水的过程中加入0.8-1.2份增稠剂；
水滴加完毕后，保温40-50℃同时搅拌2-3小时；
加入2200份-3000份水和1.8-2.2份杀菌剂；
滴加氢氧化钠将乳化釜中物料的pH值为7-8；
继续搅拌0.5小时-1小时后，即制得消泡剂。
5.根据权利要求4所述的用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂的制备方法，其特征在于，在将所述预混液、180份-220份的聚醚、25份-35份的所述司盘、15份-21份的所述吐温60加入到乳化釜中时，还包括加入25份-31份的乳化剂一和33份-39份的所述乳化剂二；
所述乳化组分还包括乳化剂一和乳化剂二，均为聚醚改性硅氧烷，其中所述乳化剂一的聚醚链环氧乙烷聚合度小于7；所述乳化剂二的聚醚链环氧乙烷聚合度大于或等于7。
6.根据权利要求4所述的用于悬浮法生产聚氯乙烯工艺的消泡剂的制备方法，其特征在于，所述混合硅油由粘度为700cs-1500cs和粘度为50000cs-70000cs的聚二甲基硅氧烷以0.3-0.7：1的重量比例混合而成。
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