一种泡沫控制组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种泡沫控制组合物及其制备方法，泡沫控制组合物由惰性聚硅氧烷、含乙烯基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、结构控制剂、催化剂、二氧化硅、惰性有机硅树脂和水经过混合、加成而制成。通过炔醇类的结构控制剂和水的加入解决了实施过程中的暴聚问题，同时也有效解决了储存期内粘度变大的问题。用该方法制备的有机硅泡沫控制剂可以用于造纸黑液、纺织印染、污水处理、工业清洗等行业中。

Foam control composition and preparation method thereof

The invention relates to a foam control composition and a preparation method thereof, wherein the foam control composition is made from inert polysiloxane, vinyl polysiloxane, hydrogenated polysiloxane, structural control agent, catalyst, silica, inert silicone resin and water through mixing and addition. The problem of agglomeration in the process of implementation was solved by adding the structure control agent of alkynols and water. At the same time, the problem of increasing viscosity during storage period was effectively solved. The silicone foam control agent prepared by this method can be used in such industries as paper making black liquor, textile printing and dyeing, sewage treatment and industrial cleaning.

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫控制组合物及其制备方法
本专利技术涉及一种基于聚有机硅氧烷的泡沫控制组合物，该组合物在富含表面活性剂的工业体系中有优异的泡沫控制性能。本专利技术属于精细化工制剂

技术介绍
泡沫是日常生活和工业生产过程中常见的现象，泡沫的存在有利有弊，例如人们经常利用泡沫消防、利用形成的泡沫制造聚氨酯、利用泡沫制造食品蛋糕；而在很多工业体系中泡沫对于生产生活有很大的危害，因为它影响产量、质量、环境和经济效益。消除泡沫的方法一般分为机械方法和化学方法，所谓的“机械方法”就是利用高压冲击、升高温度、使用负压等方法消除危害泡沫，但是整体效果不佳；所谓的“化学方法”就是用化学药剂，例如泡沫控制来消除泡沫，它的基本原理是通过表面张力的变化；而不是通过真正的化学反应减少起泡物质的浓度来消除泡沫。人们一般选择用泡沫控制剂来消除、减少或控制危害泡沫。目前，泡沫控制剂已经广泛应用于造纸、涂料、化工、印染、医药、水处理、食品加工、石油开采等过程中。众所周知，从活性物质的角度看，相对于聚醚型、脂肪醇型、矿物油型的泡沫控制剂来说，有机硅型应用范围最广，其因具有用量小、消泡能力强、挥发性低、无毒、无副作用等优点而备受市场青睐。有机硅类的泡沫控制剂主要由聚硅氧烷、疏水粒子、硅树脂和催化剂等几个基本成份组成，US4639489是最初的泡沫控制剂，其介绍的由聚二甲基硅氧烷和二氧化硅经过高温长时间加工处理得到的，但这种类型的控泡组合物结构单一，抑泡性能差，至今依然被有些行业应用。从20世纪80年代以来，聚硅氧烷的结构、疏水粒子的种类和用量、硅树脂的种类、工艺过程等等都是被广泛的研究。US4338217A1用烷氧基聚硅氧烷与白炭黑粒子混合处理制得有机硅活性物；US5824739直接用含氨基或羧基聚硅氧烷与白炭黑混合处理得到有机硅组合物；US2008064806A1研究了有机硅组合物的粘度与抑泡效果之间的差异性；CN201010213081.5用聚二甲基硅氧烷、改性聚二甲基硅氧烷混合与白炭黑、硅树脂制备硅膏；EP0163398A1研究了高低粘度聚硅氧烷和白炭黑混合制备硅膏。这些硅膏的制备都是围绕着如何聚硅氧烷的结构来研究的。而EP2794760中同时引入一种亲水白炭黑和一种疏水白炭黑，并且通过胶体磨等设备使组合物的粘度降低至加热前混合物测量粘度的50%，使消泡组合物最终在适合的粘度以利于乳化，但羟基缩合形成的交联结构较为薄弱，在起泡力强的阴离子体系中难以起到很好的抑泡作用。通过近40年的研究，业界普遍认为要得到性能优秀的有机硅泡沫控制剂必须要做成空间结构的聚硅氧烷组合物。US5153258介绍向体系中引入轻度交联的聚硅氧烷和白炭黑混合来提高组合物的消抑泡性能。US8053480B2同样介绍了一种大粘度乙烯基硅氧烷和小粘度的含氢聚硅氧烷在疏水白炭黑存在下发生交联反应，直至部分胶凝，再通过施加高剪切在这一部分胶凝的混合物上直至一合适粘度范围，该组合物在强碱体系中有相对较好的抑泡性能，但消泡能力仍然欠缺，并且制备该组合物时产生的胶凝不易控制。US3455839和CA2074060均介绍了一种乙烯基聚硅氧烷与含氢聚硅氧烷在过渡金属催化剂如氯铂酸条件下反应形成的交联结构的聚硅氧烷消泡组合物，提高了后期抑泡能力，但是如何控制批次之间的差异性，至今尚未得到很好的解决。以乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷为基础反应物质制备组合物是泡沫控制组合物中的一种，上述专利介绍的组合物的最大的问题是很容易发生暴聚，从而导致性能不稳定或者乳化分散很困难。本专利技术人在研究含乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷的反应时发现可以通过控制剂的加入能控制交联的程度，解决了暴聚的问题，也就控制了产品性能的差异。用本专利方法制备的泡沫控制组合物可以用于造纸黑液、纺织印染、污水处理、工业清洗等行业中。
技术实现思路
本专利技术涉及到一种泡沫控制组合物及其制备方法。其特征在于，所述的泡沫组合物包括惰性聚硅氧烷、含乙烯基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、结构控制剂、催化剂、二氧化硅、惰性有机硅树脂和水：A、惰性聚硅氧烷所述的惰性聚硅氧烷结构通式如下：RaSiO(4-a)/2（Ⅰ）式（Ⅰ）中，a的取值为1.9～2.2，包括直链、支链和空间结构的聚硅氧烷；取代基R为一价的取代或非取代的碳原子数为1～30的烃基，取值相同或不同，具体的包括：烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二碳烷基、十四碳烷基、十六碳烷基、十八碳烷基、二十碳烷基、二十二碳烷基、二十四碳烷基、二十六碳烷基、二十八碳烷基、三十碳烷基；芳烃，如苯基、α-甲基苯乙基；聚醚，主要是以烯丙醇与环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO）聚合而成的。从原料易得和成本的角度考虑，惰性聚硅氧烷中80%的取代基R为甲基。所述的惰性聚硅氧烷在25℃时的动力粘度为100～10,000mPa·s。惰性聚硅氧烷的用量为有机硅组合物中总质量的60~90%。B、含氢聚硅氧烷所述的含乙烯基聚硅氧烷的结构通式如下：式（Ⅱ）中，R1是具有1~8个碳原子的烷基或芳基，如甲基、乙基、丙基、戊基、己基、辛基、苯基、苯乙烯，优选R1是甲基；下标b和c是聚合度，b为0或1~5的整数，含乙烯基聚硅氧烷在25℃时的动力粘度范围为200~80,000mPa.s，优选为1000~40,000mPa.s。所述含乙烯基聚硅氧烷用量为泡沫控制组合物总质量的5~35%。C、含氢聚硅氧烷所述的含氢聚硅氧烷的结构通式如下：式（Ⅲ）中，R2是1~8个碳原子的烷基或芳基，如甲基、乙基、丙基、戊基、己基、辛基、苯基、苯乙烯，优选R2是甲基；R3是氢原子或甲基；下标d是0或1~10的整数，且每一分子中存在至少两个与硅键合的氢原子；下标e表示整数，其数值使得所述含氢聚有机硅氧烷在25℃时的动力粘度范围为2~60mPa.s。所述含氢聚硅氧烷用量为泡沫控制组合物总质量的0.05~8%。D、结构控制剂所述的结构控制剂主要是炔醇类的物质，选自辛炔醇、癸炔醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、甲基丁炔醇、甲基戊炔醇、1-炔基环己醇、1,4-丁炔二醇、3,7,11-三甲基十二炔-3-醇、4-戊炔-1-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3-戊炔-1-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇。所述的结构控制剂的用量为泡沫控制组合物总质量的0.01~2%。E、催化剂所述催化剂是用来促进硅氢加成反应的贵重金属催化剂，选自铂-醇络合物、铂-烯烃络合物、铂-醇盐络合物、铂-醚络合物、铂-酮络合物、氯铂酸浓度为1%的氯铂酸异丙醇溶液、铑-醇络合物、铑-醇盐络合物，优选质量浓度为1%的氯铂酸异丙醇溶液。催化剂用量为泡沫控制组合物总质量的3~30ppm，优选为5~15ppm（以铂计）。F、二氧化硅二氧化硅按制造方法分为沉淀法二氧化硅和气相法二氧化硅，按表面性质分为亲水二氧化硅和疏水二氧化硅。本专利技术选择疏水二氧化硅，包括气相法和沉淀法，比表面积为50~500m2/g，优选80~400m2/g，不同比表面积的沉淀和气相白炭黑单独使用或混合使用，用量为泡沫控制组合物总质量的为3~10%。G、惰性有机硅树脂惰性有机硅树脂通常指基本不与其他物质发生化学反应的硅树脂，通常由M链节和Q链节组成的MQ树脂，M链节和Q链节的摩尔比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泡沫控制组合物，其特征在于，所述的泡沫组合物包括惰性聚硅氧烷、含乙烯基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、结构控制剂、催化剂、二氧化硅、惰性有机硅树脂和水：A、惰性聚硅氧烷，所述的惰性聚硅氧烷在25℃时的动力粘度为100～10,000mPa·s，用量为有机硅组合物中总质量的60~90%；B、含乙烯基聚硅氧烷，所述含乙烯基聚硅氧烷用量为泡沫控制组合物总质量的5~35%；C、含氢聚硅氧烷，所述含氢聚硅氧烷用量为泡沫控制组合物总质量的0.05~8%；D、结构控制剂，所述的结构控制剂选自辛炔醇、癸炔醇、2‑甲基‑3‑丁炔‑2‑醇、甲基丁炔醇、甲基戊炔醇、1‑炔基环己醇、1,4‑丁炔二醇、3,7,11‑三甲基十二炔‑3‑醇、4‑戊炔‑1‑醇、3,5‑ 二甲基‑1‑己炔‑3‑醇、3‑戊炔‑1‑醇、3,5‑二甲基‑1‑己炔‑3‑醇、3,6‑二甲基‑4‑辛炔‑3,6‑二醇；用量为泡沫控制组合物总质量的0.01~2%；E、催化剂，所述催化剂选自铂‑醇络合物、铂‑烯烃络合物、铂‑醇盐络合物、铂‑醚络合物、铂‑酮络合物、氯铂酸浓度为1%的氯铂酸异丙醇溶液、铑‑醇络合物、铑‑醇盐络合物，优选氯铂酸浓度为1%的氯铂酸异丙醇溶液；催化剂用量为泡沫控制组合物总质量的3~30ppm；F、二氧化硅，所述的二氧化硅包括气相法和沉淀法，比表面积为50~500m2/g，不同比表面积的沉淀和气相白炭黑单独使用或混合使用，用量为泡沫控制组合物总质量的为3~10%；G、惰性有机硅树脂，所述的惰性有机硅树脂由M链节和Q链节组成的MQ树脂，M链节和Q链节的摩尔比为（0.5~1.2）：1.0；用量为泡沫控制组合物总质量的1~8%；H、水，所述的水包括自来水、工艺水、纯净水，其外观形态包括液态水和固态冰；用量为泡沫控制组合物总质量的0.1~2%；所述的泡沫控制组合物的制备方法如下：（1）在容器中加入惰性聚硅氧烷、二氧化硅和惰性硅树脂，加热至40~120℃，控制转速为1000~3000rpm，使得固体粒子在惰性聚硅氧烷中完全分散，并通过研磨设备使得最终固体分散粒径为5μm以下，降到室温备用，记为分散体Ⅰ；（2）在另一个容器中加入含乙烯基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷和结构控制剂，升高温度至30~140℃，搅拌使得混合物透明，记为混合物Ⅱ；（3）向混合物Ⅱ中加入分散体Ⅰ，控制温度在50~100℃，加入催化剂，然后升温至100~150℃，保温0.5~4h，得到粘稠液体，待温度降至90℃以下加入水，搅拌混合均匀，进一步降至室温，得到本专利技术的泡沫控制组合物。...

【技术特征摘要】
1.一种泡沫控制组合物，其特征在于，所述的泡沫组合物包括惰性聚硅氧烷、含乙烯基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、结构控制剂、催化剂、二氧化硅、惰性有机硅树脂和水：A、惰性聚硅氧烷，所述的惰性聚硅氧烷在25℃时的动力粘度为100～10,000mPa·s，用量为有机硅组合物中总质量的60~90%；B、含乙烯基聚硅氧烷，所述含乙烯基聚硅氧烷用量为泡沫控制组合物总质量的5~35%；C、含氢聚硅氧烷，所述含氢聚硅氧烷用量为泡沫控制组合物总质量的0.05~8%；D、结构控制剂，所述的结构控制剂选自辛炔醇、癸炔醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、甲基丁炔醇、甲基戊炔醇、1-炔基环己醇、1,4-丁炔二醇、3,7,11-三甲基十二炔-3-醇、4-戊炔-1-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3-戊炔-1-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇；用量为泡沫控制组合物总质量的0.01~2%；E、催化剂，所述催化剂选自铂-醇络合物、铂-烯烃络合物、铂-醇盐络合物、铂-醚络合物、铂-酮络合物、氯铂酸浓度为1%的氯铂酸异丙醇溶液、铑-醇络合物、铑-醇盐络合物，优选氯铂酸浓度为1%的氯铂酸异丙醇溶液；催化剂用量为泡沫控制组合物总质量的3~30ppm；F、二氧化硅，所述的二氧化硅包括气相法和沉淀法，比表面积为50~500m2/g，不同比表面积的沉淀和气相白炭黑单独使用或混合使用，用量为泡沫控制组合物总质量的为3~10%；G、惰性有机硅树脂，所述的惰性有机硅树脂由M链节和Q链节组成的MQ树脂，M链节和Q链节的摩尔比为（0.5~1.2）：1.0；用量为泡沫控制组合物总质量的1~8%；H、水，所述的水包括自来水、工艺水、纯净水，其外观形态包括液态水和固态冰；用量为泡沫控制组合物总质量的0.1~2%；所述的泡沫控制组合物的制备方法如下：（1）在容器中加入惰性聚硅氧烷、二氧化硅和惰性硅树脂，加热至40~120℃，控制转速为1000~3000rpm，使得固体粒子在惰性聚硅氧烷中完全分散，并通过研磨设备使得最终固体分散粒径为5μm以下，降到室温备用，记为分散体Ⅰ；（2）在另一个容器中加入含乙烯基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷和结构控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：南京瑞思化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32