CN1250313C - 一种高温消泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温消泡剂及其制备方法，它是由下列组份组成：(1)消泡活性物质：包括聚有机硅氧烷、疏水白炭黑、聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物；(2)乳化剂：有机硅乳化剂；(3)分散介质水。该高温消泡剂的制备方法包括下列步骤：(1)乳化剂与消泡活性物先混合均匀；(2)在50～80℃充分混合搅拌，将水加入油中进行转相；(3)将步骤(2)中转相后的混合物进胶体磨循环，再稀释可得高温消泡剂。本发明的高温消泡剂，在中高温度(60～90℃)，具有良好的消抑泡性能和稳定性；在高温溢流喷射机染过程中，仍能保持良好的消抑泡性能及稳定性，不会造成染色不均或染斑的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学组合物及其制备方法，更准确地说本发明涉及一种用于高温消泡的化学组合物及其制备方法。属于化工制剂技术领域。
背景技术
在纺织品印染中，使用过很多不同种类的消泡剂，如：脂肪酸或脂肪醇和它们的乙氧基化物、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、矿物油分散液或聚硅氧烷和疏水白炭黑、硅氧烷乙二醇、磷酸酯等。但这些消泡剂都有消抑泡性能不能持久等缺陷，从而限制了它们在印染工序中的使用。有机硅乳液消泡剂消抑泡效果明显，但抗高温性和抗剪切性差，应用于高温喷射染色时，易破乳而沉积在织物上。另外，染色过程中添加的其余助剂，如无机盐等也会对消泡剂起到破乳作用，这些原因都会造成染色不匀及染斑现象。
近年来，国内外相继出现很多牌号的高温消泡剂，很多都是由同一乳液稀释而成的，但不排除有自行研制生产的。经过一系列的研究，虽然高温印染消泡剂的配方有了很大改进，但高温消泡剂的两个基本要求——消抑泡性能和高温分散性仍很难兼顾。本发明提供的有机硅高温消泡剂，具有良好的消抑泡性能及高温稳定性，不会对染布产生不良影响。
有机硅消泡剂的消泡能力和抑泡能力及其稳定性主要取决于硅油聚合物本身的特性，而其乳化条件并不具有本质上的重要意义，因此国内外大量的研究都是针对活性物的改性。近年来，许多学者都对活性物进行改性和复配，但这些改进配方中对消泡剂消泡能力、消泡活性持久性(抑泡能力)、稳定性的三项要求都是改进其中某一项或两项，而不能兼顾多项。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的有机硅乳液消泡剂：在中高温度(60～90℃)，具有良好的消抑泡性能和稳定性；在高温溢流喷射机染过程中，仍能保持良好的消抑泡性能及稳定性，不会造成染色不均或染斑的缺陷。
本发明是采取以下的技术方案来实现的：
一种高温消泡剂，它由下列组份组成：
(1)消泡活性物质：包括聚有机硅氧烷，占消泡活性物质总质量的10-30％；疏水白炭黑，占聚有机硅氧烷总质量的0-30％；聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物，占消泡活性物质总质量的10-20％；
(2)乳化剂：主要指有机硅乳化剂；
(3)分散介质水。
前述的高温消泡剂，其特征在于其中所述的聚有机硅氧烷的结构式为Ra(R1O)bSiO(4-a-b)/2，其中R和R1为取代或非取代的一价烃基，可以为烷基(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等)、芳基(苯基、甲苯基、苯甲基等)、烯烃基(包括乙烯基、丙烯基等)或氢原子，a、b的取值为0～3，但a+b值小于4；聚有机硅氧烷的粘度为20～50,000cst。
前述的高温消泡剂，其中所述的疏水白炭黑是经过疏水剂疏水处理的，所述的疏水剂为有机硅偶联剂、羟基硅油、含氢硅油、无机铵盐或者DMC。
前述的高温消泡剂，其中所述的聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物，通式为R2O(EO)X(PO)YR3，其中，其中X为0～100，Y为1～200，R2可以为烷基(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等)、芳基(苯基、甲苯基、苯甲基等)、烯烃基(包括乙烯基、丙烯基等)、氨基或者氢；R3为氢、烷基(甲基或丁基)或者酰基。
前述的高温消泡剂，其中所述的乳化剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或者阳离子表面活性剂。
前述的高温消泡剂，其中所述的乳化剂是非离子表面活性剂。
前述的高温消泡剂，其中所述的乳化剂是硅聚醚乳化剂，其HLB值为3～14，其用量为消泡活性物质质量的0.5～3倍。
前述的高温消泡剂的活性含量由分散剂水的用量来决定。
前述高温消泡剂的消泡活性物质是将聚有机硅氧烷和疏水粒子在50～300℃混合处理1～3h，降温后加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物，或在乳液制备时加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物。
前述的一种高温消泡剂的制备方法其特征在于它包括下列步骤：
(1)将聚有机硅氧烷和疏水白炭黑在50-300度混合处理1-3小时；
(2)降温后加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物或者在进行步骤(1)的同时加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物得消泡活性物质；
(3)乳化剂与消泡活性物质先混合均匀；
(4)在50-80℃充分混合搅拌，将水加入油中进行转相；
(5)将步骤(4)中转相后的混合物进胶体磨循环，再稀释可得高温消泡剂。
本发明中的消泡活性物质由几类性质不同的消泡活性成分复合而成，兼顾了消抑泡性能和安全稳定性。
下面针对本发明的消泡剂中的成份作详细说明。
消泡活性物质。包括聚有机硅氧烷，疏水白炭黑，聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物。
(1)聚有机硅氧烷。Ra(R1O)bSiO(4-a-b)/2，其中R和R1为取代或非取代的一价烃基，可以为烷基(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等)、芳基(苯基、甲苯基、苯甲基等)、烯烃基(包括乙烯基、丙烯基等)和氢原子，a、b的取值为0～3，但a+b值小于4；聚有机硅氧烷的粘度为20～50,000cst，优选500～50,000cst，优选三甲基硅烷封端的二甲基硅油或羟基封端的二甲基硅油，有机聚硅氧烷所占活性物总含量质量分数为10～30％。
(2)疏水无机粒子。适合于消泡的疏水无机粒子有白炭黑、氧化镁、氧化钛等。本发明优选疏水白炭黑，其比表面积至少50m2/g。白炭黑的疏水化是通过疏水剂来处理的，疏水剂主要包括有机硅偶联剂、硅油、无机铵盐以及DMC等。白炭黑占聚有机硅氧烷质量分数的0～30％，优选2～15％，其量过少，则消泡剂不能有效地消泡；用量过高，则会影响活性物的乳化和分散，从而进一步地影响消抑泡性能。
(3)聚醚。本发明中所用的聚醚是聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物，通式为R2O(EO)X(PO)YR3，其中X为0～100，Y为1～200，R2可以为烷基(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等)、芳基(苯基、甲苯基、苯甲基等)、烯烃基(包括乙烯基、丙烯基等)、氨基或者氢；R3可以为氢、烷基(甲基或丁基)或者酰基。聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物用量占消泡活性物质的质量分数为10～20％。它的作用主要起增效作用。
(4)乳化剂。适合于本发明的表面活性剂主要包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂，优选非离子乳化剂，非离子乳化剂主要包括硅系和非硅系，非硅系如Span类和Tween类等，本发明主要采用特定结构的硅聚醚乳化剂，其HLB值为3～14，用量为活性物质质量的0.5～3倍，其主要功能为分散硅脂，当温度高于浊点时开始有消泡功能，因而亦可在中高温时兼有消泡活性物的特性。
典型的结构式如下：(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]m[CH3QSiO]nSi(CH3)3，其中，Q＝-R4O(EO)r(PO)sR5，m＝0～50，n＝0～50，r＝0～20，s＝0～30，R4为烷基、芳基、烯基、炔基、氨基、氢等；R5为氢、烷基、酰基等。
(5)分散介质水。用量由乳液活性含量决定。
本发明中的消泡活性物质是将聚有机硅氧烷和疏水粒子在50～300℃混合处理1～3h，降温后加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物。
本发明中的乳液型消泡剂，乳化颗粒平均粒径在1～20μm范围，优选为控制粒径2～8μm。对乳液微粒粒径分布的控制，可以通过调整乳化剂数量，种类及乳化条件来获得。适宜的粒度分布对乳液本身的稳定性及消抑泡能力均有显著影响。
本发明中的乳液型消泡剂可以通过“剂在水中法”或“剂在油中法”制备。本发明选用“剂在油中”法，乳化剂与消泡活性物先混合均匀，在50～80℃充分混合搅拌，水加入油中，转相后，进胶体磨循环，再稀释至所需含量。
需要时本发明的消泡剂中可以任意混入增稠剂，使用量通常应当为乳液总量的0～5％，增稠剂主要包括纤维素醚类、聚乙烯醇类、藻酸钠、聚丙烯酸酯等。根据需要，可以加入少量杀菌剂和防腐剂，如次氯酸钠，山梨酸等。使用量通常为0.05～0.5％。
上述各组分经适当调配，以10ppm的量加入起泡液中，做消泡试验，消抑泡性能良好；以约50ppm加入量进行染色实验，染程约为0.5小时，染色均匀，无染斑。
具体实施方式
实施例1
疏水白炭黑5g，1000cst三甲基硅烷封端的二甲基硅油95g，100℃混合均匀，取此种混合物30g，加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物20g，分散剂50g，升温搅拌均匀，水加入油中，加水时维持乳化温度不变，水加完后冷却到室温过胶体磨。再将此稀释成10％的水溶液。可得高温消泡剂。
实施例2
疏水白炭黑10g，10000cst三甲基封端的甲基苯基硅油90g，100℃混合均匀，取此种混合物20g，加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物30g，乳化分散剂50g，升温搅拌均匀，水加入油中，转相，再稀释成10％的水溶液可得。
实施例3
疏水白炭黑5g，1000cst羟基封端的二甲基硅油95g，100℃混合均匀，取此种混合物30g，加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物20g，乳化分散剂25g，升温搅拌均匀，水加入油中，转相，再稀释成10％的水溶液可得。
消泡剂的测试方法：
测试设备：3升容器，恒温槽，循环泵，流量计，秒表
测试温度：85℃
测试方法：
3升容器中加入约1/2高度的阴离子起泡液(0.5％)，85℃恒温，循环起泡至一定高度，滴加定量的消泡剂，视泡沫减少的高度和时间，测量评估消泡速率。测量再次起泡至一定高度的时间，可得抑泡性能。测试完成后，观察液面漂油情况。
消泡剂模拟染色方法：
60～90℃中温：活性翠蓝染料+助剂+水，搅匀，加布样，恒温搅拌染色30分钟，洗去浮色，烘干。
＞130℃高温：送外相关机构染色试验
表1 高温消泡剂的消抑泡测试及染色效果对照
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | ||||
| 疏水白炭黑 | 5g | 30g | 10g | 30g | 5g | 30g |
| 甲基硅油 | 95g1000cst | 90g10000cst | 95g1000cst | |||
| 聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物 | 20g | 20g | 20g | |||
| 乳化剂 | 硅系乳化剂50g | 硅系乳化剂50g | Span60/Tween60 30g | |||
| 85℃测试 | 泡沫高度2000ml消尽泡沫时间 | 30秒 | 25秒 | 25秒 |
| 泡沫再至2000ml时间 | 25分 | 40分 | 20分 | |
| 浮油观察 | 无 | 无 | 有 | |
| 90℃染色状况 | 无染斑，染色均匀度优 | 无染斑，染色均匀度优 | 无染斑，染色均匀度良 | |
| 130℃染色状况 | 无染斑，染色均匀度优 | 无染斑，染色均匀度良 | 有染斑，染色不均匀 | |
上述的实施例不以任何形式限定本发明，凡以等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1、一种高温消泡剂，它由下列组份组成：
(1)消泡活性物质：包括聚有机硅氧烷，占消泡活性物质总质量的10-30％；疏水白炭黑，占聚有机硅氧烷总质量的0-30％；以及聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物，占消泡活性物质总质量的10-20％；
(2)乳化剂：有机硅乳化剂；
(3)分散介质水。
2、根据权利要求1所述的高温消泡剂，其特征在于其中所述的聚有机硅氧烷的结构式为Ra(R1O)bSiO(4-a-b)/2，其中R和R1为取代或非取代的一价烃基，可以为烷基、芳基、烯烃基或氢原子，a、b的取值为0～3，但a+b值小于4；聚有机硅氧烷的粘度为20～50,000cst。
3、根据权利要求1所述的高温消泡剂，其中所述的疏水白炭黑是经过疏水剂处理的，所述的疏水剂为有机硅偶联剂、羟基硅油、含氢硅油、无机铵盐或者DMC。
4、根据权利要求1所述的高温消泡剂，其中所述的聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物，通式为R2O(EO)X(PO)YR3，其中X为0～100，Y为1～200，R2为烷基、芳基、烯烃基、氨基或者氢；R3为氢、烷基或者酰基。
5、根据权利要求1所述的高温消泡剂，其中所述的乳化剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或者阳离子表面活性。
6、根据权利要求5所述的高温消泡剂，其中所述的乳化剂是非离子表面活性剂。
7、根据权利要求6所述的高温消泡剂，其中所述的乳化剂是硅聚醚乳化剂，其HLB值为3～14，用量为消泡活性物质质量的0.5～3倍。
8、一种权利要求1所述的高温消泡剂的制备方法，其特征在于它包括下列步骤：
(1)将聚有机硅氧烷和疏水白炭黑在50-300℃混合处理1-3小时；
(2)降温后加入聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物得消泡活性物质；
(3)乳化剂与消泡活性物质先混合均匀；
(4)在50～80℃充分混合搅拌，将水加入油中进行转相；
(5)将步骤(4)中转相后的混合物进胶体磨循环，再稀释可得高温消泡剂。
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