DE1419678B2 - Methylsiloxanhaltige Entschäumungsmittel - Google Patents
Methylsiloxanhaltige EntschäumungsmittelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung Mcthylpolysiloxanölc
enthaltender wäßriger Emulsionen, die als schaumhemmende Zusatzmittel für wäßrige Systeme
anzuwenden sind.
Derartige Emulsionen sind an sich bekannt, jedoch bestand bisher eine Schwierigkeit darin, die für die
Zeit der Lagerung und Beförderung eines solchen Entschäumungsmittels verlangte Beständigkeit der
Emulsion mit hoher Wirksamkeit bei der Anwendung zu vereinen. Sehr stabile Emulsionen zeigten unbefriedigende
Schaumhemmung: zur Erzielung guter Effekte durfte eine Emulsion nach der bisherigen
Erfahrung nur beschränkte Stabilität aufweisen, um beim Verdünnen, bei Änderung des pH-Wertes, der
Elektrolytkonzentration oder der Temperatur in dem zu entschäumenden System zu brechen und so den
wirksamen Siloxanfilm auf den Schaumlamellen entstehen zu lassen. Man half sich daher gemeinhin mit
einem Kompromiß zwischen beiden Eigenschaften, d. h. mit Verzicht auf optimale Werte der Entschäumung
einerseits und der Stabilität andererseits.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, mit dem es gelingt, Methylpolysiloxanöl enthaltende Emulsionen
so herzustellen, daß sie in ausgezeichnetem Maße zugleich stabil und schaumhemmend wirksam sind.
Hierzu stellt man zunächst eine durch kräftiges Homogenisieren mit Hilfe eines hohen Emulgatorgehaltes
extrem stabilisierte wäßrige Emulsion in bekannter Weise her, indem man ein Gemisch von
96 bis 98 Gewichtsprozent eines a,iu-Bis-(trimethylsiloxy)-polydimcthylsiloxans
von einer Viskosität zwischen 300 und 3000 cSt und 4 bis 2 Gewichtsprozent einer feindispersen, beispielsweise durch Flammenhydrolyse
von SiCl4 gewonnenen Kieselsäure in ungefähr der halben Gewichtsmenge eines gut wirksamen
Emulgators, wie Oleylpolyglykoläther, und der 1- bis lOfachen Gewichtsmenge Wasser mittels einer der
üblichen Emulgiervorrichtungen gründlich dispergiert. Für diesen Zweck sind schnell rotierende Kolloidmühlen
und mit starker Kompression arbeitende Homogenisatoren bekannt, mittels derer man durch
wiederholte Behandlung der Emulsion, vorzugsweise unter Kreislaufführung, eine extreme Stabilität erzielt.
Besonders bewährt hat es sich dabei, aus der nach mehrmaliger Behandlung erhaltenen Emulsion das
Wasser abzudampfen, dem zurückbleibenden Gemisch die gleiche Menge Wasser von neuem zuzusetzen und
die mechanische Behandlung in der Emulgiervorrichtung zu wiederholen.
Als Emulgatoren für die Organopolysiloxanöle eignen sich vornehmlich Nonylphenyl-, Oleyl- und
Stearylpolyglykoläther, Sorbit- und Sorbitanester, die auch äthoxyliert sein können, und Gemische solcher
Produkte. Unter diesen wurde ein Oleylpolyglykoläther mit ungefähr 20 Äthylenoxydeinheiten in der
Molekel als besonders wirksam befunden. In Übereinstimmung mit der eingangs geschilderten Erfahrung
zeigen die in der beschriebenen Weise gewonnenen sehr stabilen Emulsionen bei ihrer Anwendung einen
nur geringen schaumhemmenden Effekt.
Erfindungsgemäß verleiht man nun einer solchen Emulsion ohne Beeinträchtigung ihrer Stabilität eine
hervorragende Wirksamkeit als Entschäumungsmittel, indem man ihr eine Menge zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent
eines Polyäthers oder einer aus PoIyäthergruppen und Methylpolysiloxangruppen zusammengesetzten
Verbindung zumischt, wobei es wichtig ist, daß man diese Zusatzkomponente unter einfachem
Rühren der fertig stabilisierten Emulsion zufügt-'Und es unterläßt, das so erhaltene Gemisch
einer intensiven homogenisierenden Behandlung zu unterwerfen.
Die Polyäther, die sich besonders als erfindungsgemäße Zusatzkomponenten verwendbar erwiesen
haben, entsprechen der allgemeinen Formel
R —O
R'—
mit folgender Bedeutung: R ist ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest von weniger als 7 Kohlenstoffatomen,
(—R'—O—)„ ist eine Polyätherkette mit
einem Molgewicht zwischen 100 und 2000, die aus Propylenoxyd allein oder aus Propylenoxyd und
Äthylenoxyd, beispielsweise zu gleichen Gewichtsteilen, in statistischer Strukturanordnung gebildet ist,
R" ist ein Wasserstoffatom oder ein Organopolysiloxanrest.
Im letztgenannten Fall handelt es sich um die zuvor erwähnten Verbindungen, in denen ein Methylpolysiloxan
an einem oder mehreren Süiciumatomen über Sauerstoff mit einem der beschriebenen Polyäther
verestert oder über eine Alkylen-, insbesondere Methylen-Sauerstoff-Brücke mit dem Polyäther veräthert
ist. Die erstgenannten Veresterungsprodukte sind seit längerem bekannt: ein Herstellungsverfahren
ist z. B. beschrieben in der britischen Patentschrift 804 369. Die letztgenannten Verätherungsprodukte
und ihre Herstellung sind beschrieben z. B. in der französischen Patentschrift 1 290 552.
Die Wirkung der aufgeführten Zusatzkomponenten in den erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen
war wegen des Verhaltens dieser Verbindungen, das sie bei ihrer alleinigen Anwendung zeigen, nicht zu
erwarten. Die siloxanveresterten Polyäther sind zwar schon als Schaumverhütungsmittel empfohlen worden,
erweisen sich aber tatsächlich gleich den übrigen gerade in solchen Systemen, die so wichtige Netzmittel,
wie Alkylsulfonate, Alkylsulfate, Polyglykoläther, enthalten, als unwirksam, wie im Anschluß
an die folgenden Beispiele dargelegt. Um so#überraschender
ist daher der synergistische Effekt, der aus der erfindungsgemäßen Kombination der für
sich wenig wirksamen Stammemulsion mit den für sich ebenfalls ungenügend entschäumend wirkenden
Polyäthern resultiert.
3 g einer handelsüblichen, durch Flammenhydrolyse von SiCl4 gewonnenen feindispersen Kieselsäure suspendiert
man in 77 g a,w-Bis-(trimethylsiloxy)-polydimethylsiloxan
von annähernd 1400 cSt Viskosität (2O0C), gibt diese Suspension zu einer Lösung von
40 g eines aus annähernd 20 Äthylenoxyd-Einheiten je Molekel gebildeten Oleylpolyglykoläthers in 80 g
Wasser und dispergiert das Gemisch unter Kreislaufführung in einer Homogenisiermaschine. Das Produkt-
erhitzt man, bis das Wasser daraus verdampft ist, gibt wiederum 80 g Wasser dazu und unterzieht das
Gemisch wieder in der Homogenisiervorrichtung der gleichen Behandlung wie zuvor.
Die auf diese Weise hergestellte Emulsion, in den nachfolgend beschriebenen Prüfversuchen »Stammemulsion«
genannt, ist hervorragend stabil, stellt aber noch kein befriedigendes Schaumverhütungsmittel
dar. Um ein solches zu gewinnen, rührt man zu
3 4
der Emulsion 3 Gewichtsprozent eines Polyäthers der brechung des Absaugens bis zu dem Zeitpunkt, an
Formel dem die zu beobachtende Schaumdecke so weit auf-
c τ, n /R/ n_v υ reißt, daß von der Flüssigkeitsoberfläche mindestens
L.4n9 u —f κ υ -fcö- η eine annähernd j cm2 große Stelle schaumfrei sichtbar
worin die Polyätherkette (—R'—O—)30 aus Äthy- 5 wird.
lenoxyd und Propylenoxyd zu gleichen Gewichtsteilen Die so gemessene Zeit T betrug in einem Gemisch,
gebildet ist (Molgewicht annähernd 1900). das neben Wasser und Netzmittel die vorangehend
Die schaumhemmende Wirkung der Emulsionen beschriebene stabile Emulsion in dem Zustand, wie
ohne und mit dem erfindungsgemäßen Polyäther- sie aus der Homogenisiervorrichtung entnommen
zusatz läßt sich auf folgende Weise prüfen: io wird, also die Stammemulsion ohne den erfindungs-
Man stattet einen Dreihalskolben mit Rückfluß- gemäßen Polyätherzusatz enthielt,
kühler, Thermometer und einem Glasrohr aus, das bei 250C 5 Sekunden
am oberen Ende offen und am unteren, hernach in die u · 5Q0C
20 Sekunden
eingefüllte Flüssigkeit tauchenden Ende durch eine bei 70° C'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. $0 Sekunden
grobe Glasfntte verschlossen ist. In den Kolben gibt 15
man ein Gemisch von 250 cm3 Wasser, 1 cm3 einer Dagegen war Γ bei 25, 50 und 70° C praktisch gleich
wäßrigen Lösung, die 10 Gewichtsprozent eines als Null nach Zumischung der erfindungsgemäß her-
Netzmittel handelsüblichen Alkylsulfonate enthält, gestellten, also mit dem beschriebenen Polyäther ver-
und 0,5 cm3 einer 0,4 Gewichtsprozent Methylsiloxan güteten Emulsion.
enthaltenden Verdünnung der jeweils zu prüfenden 20 .
Emulsion. Man erwärmt den Kolben stufenweise auf e 1 s ρ 1 e e is
25, 50 und 70° C und saugt jeweils bei diesen Tempe- Man stellt zunächst eine Stammemulsion in der
raturen Luft in der Weise aus dem Kolben, daß Weise her, wie im ersten Absatz des Beispiels 1
1 Minute lang ein Unterdruck von 100 mm Wasser- beschrieben. Zur Fertigstellung der Entschäumungs-
säule an der Absaugstelle des Kolbens herrscht, 25 mittel verwendet man die in nachfolgender Tabelle
während durch die Fritte des eintauchenden Rohres aufgeführten Polyäther in den in der zweiten Spalte
Außenluft durch die Flüssigkeit perlt. Man mißt dann angegebenen Proportionen (Gewichtsprozent, bezogen
mit einer Stoppuhr die Zeitspanne T von der Unter- auf die Stammemulsion).
Polyäther
25 C | T/Sekunden b | ei | 70 C | |
O | 0 | |||
3% | O | 0 | ||
3% | O | 26 | ||
3% | O | 0 | ||
6% | O | — | ||
3% | O | 0 | ||
6% | 4 | — | ||
3% | O | 0 | ||
6% | O | — | ||
3% | O | 45 | ||
6% | ||||
5O0C | ||||
0 | ||||
0 | ||||
0 | ||||
0 | ||||
12 | ||||
0 | ||||
— | ||||
0 | ||||
5 | ||||
0 |
2 HO-E(C3H6O)2-C2H4O^H
3 HO -(-C3H6O — C2H4O^r H
4 Polypropylenglykolmonomethyläther vom Molgewicht 680
HO -E(C3H6O)2 - C2H4O^r H
Polypropylenglykol vom Molgewicht 1000 HO -f C3H6O^3- H
Zu der Stammemulsion gemäß Beispiel 1 rührt man 3 Gewichtsprozent eines Polyglykol-Polysiloxan-Mischäthers
der Formel
O -ESi(CH3), — O^ Si(CH3), -CH2-O -f-R' — O^ C4H9
H3C — Si — O -ESi(CH3), — Ofc Si(CH3), — CH2 — O -(-R' — O-feg- C4H9
O -ESi(CH3), — O3e- Si(CH3), — CH2 — O -(-R' — O-feg- C4H9
worin die Polyglykolätherkette (— R' — O —)30 wie im Beispiel 1 aus Äthylenoxyd und Propylenoxyd zu
gleichen Gewichtsteilen gebildet ist.
In der unter Beispiel 1 beschriebenen Prüfung ergab sich T wie dort bei 25, 50 und 700C gleich Null.
In der unter Beispiel 1 beschriebenen Prüfung ergab sich T wie dort bei 25, 50 und 700C gleich Null.
Beispiele 9 und 10
Das gleiche Ergebnis erzielt man, indem man der Stammemulsion gemäß Beispiel 1 entweder 3 Gewichtsprozent
eines Polyglykoläther-Polysiloxan-Esters der Formel
O -eSi(CH3)2 - Ofc-f R' - Ojw C4H9
H3C — Si — O -ESi(CH3)2 — OJ6-^R' — 0^30- C4H9
XO ~E Si(CH3), - OJ6-^R' - O^ C4H9
mit der gleichen Bedeutung von (— R' — O —)30 wie zuvor, oder 3 Gewichtsprozent eines solchen Esters der
Formel
O -f Si(CH3J2 - 03T-E(C3H6O)2 - (C2H4O)Jr H
H3C — Si — O -ESi(CH3), — OJt-HC3H6O)2 — (C2H4O)J6- H
O -ESi(CH3), - OJr-EiC3H6O)2 - (C2H4O)J6- H
zurührt.
Wie bereits erwähnt, bewirken die als erfindungsgemäße Zusatzkomponente verwendeten Polyätherverbindungen
für sich allein — jedenfalls in den erwähnten wäßrigen Systemen — keine Schaumverminderung.
Dies ließ sich leicht zeigen, indem man den in den vorangehend beschriebenen Versuchen
benutzten Netzmittellösungen statt der aufgeführten Entschäumeremulsionen nur 0,5 cm3 einer Lösung
von 0,4 Gewichtsprozent einer der Polyäther-Polysiloxan-Verbindungen
gemäß den Beispielen 8 und 9 in Wasser zufügte. Selbst nach T = 300 Sekunden Wartezeit war keinerlei Entschäumungswirkung zu
beobachten.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung stabiler und in wäßrigen Systemen stark entschäumend wirkender,
bekannte Emulgatoren enthaltender wäßriger Emulsionen von feindisperse Kieselsäure enthaltenden
Methylpolysiloxanölen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst in
an sich bekannter Weise ein Gemisch von 96 bis 98 Gewichtsprozent a,a>-Bis-(trimethylsiloxy)-polydimethylsiloxan
einer Viskosität zwischen 300 und 3000 cSt und 4 bis 2 Gewichtsprozent feindisperser
Kieselsäure in ungefähr der halben Gewichtsmenge eines Emulgators und der 1- bis lOfachen Gewichtsmenge
Wasser emulgiert und der so erhaltenen Emulsion unter mäßigem Rühren 0,5 bis 5 Gewichtsprozent eines Polyäthers der allgemeinen
Formel
R —O-fR' —O^-R"
zumischt, worin R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest von weniger als 7 C-Atomen,
(— R' — O —)„ eine aus Propylenoxyd oder aus
Propylenoxyd und Äthylenoxyd zusammengesetzte Polyätherkette mit einem Molgewicht zwischen
100 und 2000 g und R" ein Wasserstoffatom oder einen Organopolysiloxanrest bedeutet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R" ein verzweigtkettiger, trifunktioneller
Methylpolysiloxanrest ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Zumischen des Polyäthers
aus der Stammemulsion das Wasser abdampft, dem zurückbleibenden Gemisch die gleiche
Menge Wasser von neuem zusetzt und die Emulgierung wiederholt.
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHV | Ceased/renunciation |