硅酮消泡剂组合物及用于通过调整ζ电势分布宽度生产硅酮消泡剂组合物的方法技术

一种通过预先添加到起泡液体中来消泡类型的硅酮消泡剂组合物，其特征在于包括含有硅酮作为主要组分的油和二氧化硅的复合颗粒组，并且特征在于复合颗粒组的ζ电势分布宽度根据起泡液体来设定，使得复合颗粒组中的任何复合颗粒到达构成由起泡液体形成的泡沫的周围膜的内表面，从而能够实现泡沫抑制和泡沫破裂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅酮消泡剂组合物及用于通过调整ζ电势分布宽度生产硅酮消泡剂组合物的方法
本专利技术涉及其中设定了ζ电势(zetapotential，ζ电位)的分布宽度的硅酮消泡剂组合物，并且更具体地涉及对各种类型的泡沫具有优异的消泡特性的硅酮消泡剂组合物以及用于生产该硅酮消泡剂组合物的方法。
技术介绍
消泡剂广泛用于起泡相关的过程如化学、食品、石油、纱线制造、纺织和制药工业中。硅酮具有低表面张力，并且因此潜在地拥有消泡能力。此外，已知二氧化硅拥有泡沫破裂作用。因此，广泛使用含有硅酮和二氧化硅两者的消泡剂。基于硅酮的消泡剂被分成七种类型，它们是油、复合物、溶液、乳液、自乳化剂、粉末和固体。复合物型消泡剂在消泡剂工业中有时被称为油复合物。然而，在本专利技术中，以硅酮油为主要组分的油和二氧化硅的混合物以及其中一些组分通过化学反应结合的产品被称为复合物(compound)。存在两种类型的消泡剂。一种是预先添加到起泡液体中类型的消泡剂。另一种是在起泡液体起泡之后使用的类型的消泡剂。在这两种消泡剂中，预先添加到起泡液体中类型的消泡剂处于主流。这种类型的消泡剂进一步被分成两种类型。一种是通过预先将聚醚改性的硅酮等溶解在起泡液体中或者将矿物油等倒入起泡液体中以在液体表面上形成油膜来降低起泡液体的界面张力来抑制泡沫(即，防止泡沫的形成或者将泡沫的形成抑制到最低限度)。在这种情况下，需要使用大量的消泡剂。此外，大量消泡剂的使用改变了起泡液体的质量，导致排水的环境负荷增加。另一种主要是预先将硅酮和二氧化硅的复合颗粒添加到起泡液体中，以引起硅酮的界面张力降低功能和二氧化硅的泡沫破裂效果，并且当形成泡沫时表现出泡沫破裂作用。虽然泡沫抑制作用估计也会发挥作用，但效果尚未得到充分证明。由于这种类型的消泡剂所需的使用量小，并且起泡液体的质量几乎不变，因此这种类型的消泡剂的使用是最常见的。另一方面，要用于已经形成泡沫的起泡液体中类型的消泡剂是通过喷洒等方式应用。在这种情况下，泡沫通过物理作用或界面张力降低作用而破裂。在这种情况下，可以在一些情况下使泡沫暂时有效地破裂，但是通常未表现出消泡持久性和泡沫抑制作用。因此，预先将复合颗粒添加到起泡液体中类型的消泡剂是最常见的，并且主要通过泡沫破裂作用进行消泡。对于用作消泡剂，复合颗粒需要存在于泡沫膜附近。为了显著增强水中的分散性，消泡剂最有效的形式是乳液。因此，最广泛使用乳液型硅酮消泡剂。也广泛使用作为呈固态的复合物的消泡剂，因为它可以快速地分散在起泡液体中。消泡剂的消泡性能通常取决于起泡液体。在一些情况下，消泡性能对于某种起泡液体是极好的，而对于另一种起泡液体是不够的。因此，作为消泡剂组合物的常规消泡剂仅根据基于个别消泡情况的经验规则来设计。此外，当开发用于单个起泡液体的消泡剂时，在每种情况下都需要获得单个起泡液体。此外，消泡剂的开发在很大程度上是基于过去的经验或工程师的反复试验(trialanderror)。因此，在一些情况下，开发周期延长以及人力和成本损失增加是有问题的。由于相同消泡剂组合物的消泡性能经常因生产方法、条件和批次的细微差异而变化，因此通常不会表现出预期作为消泡剂的性能。主要使用的硅酮消泡剂属于预先添加到起泡液体中的类型并且包括硅酮和二氧化硅的复合颗粒，也拥有泡沫抑制作用。然而，泡沫抑制作用是不够的。因此，导致起泡，并且使泡沫破裂。因此，为了表现出稳定的消泡性能而进行的反复试验是困难的。为了解决这些问题，需要建立一种用于从理论上和定量地设计、评价和生产消泡剂的方法，该消泡剂对于各种类型的泡沫广泛且稳定地表现出消泡特性。此外，需要一种对各种类型的泡沫广泛且稳定地表现出消泡特性的消泡剂。作为对此的对策，例如，非专利文献1提出了所谓的罗斯理论(RossTheory)，即基于递减方向为正的前提，当消泡剂侵入泡沫膜时的界面自由能变化(E)和膨胀时的界面自由能变化(S)都为负时发生泡沫破裂。然而，E、S>0是当消泡剂进入泡沫膜时的排列和当在泡沫膜上膨胀时的排列作为平衡状态是否理想的决定，并且不会估计出它发生在什么时间尺度上。因此，即使消泡剂被设计成满足罗斯理论的条件，侵入和膨胀也可能需要很长时间并且消泡剂可能不可用作实用的消泡剂。此外，当从基本相同的原料中选择特定的原料时，不能仅通过罗斯理论获得选择的指导方针，因为原料具有相同的界面张力和表面张力。此外，非专利文献2提出了针孔效应，即当疏水性粉状颗粒吸附稳定泡沫膜的表面活性剂时发生泡沫破裂，并且因此泡沫去稳定而破裂。针孔效应是在许多含二氧化硅的硅酮消泡剂中指出的理论。此外，经验上认为，许多含二氧化硅的消泡剂引起所谓的针状效应，其中二氧化硅的尖端在物理上使泡沫破裂。然而，并未讨论疏水性粉状颗粒(诸如二氧化硅)到达泡沫膜处或存在于泡沫膜附近需要什么样的必要条件。也就是说，除非针孔效应或针状效应的有效表现的条件被阐明，否则无法发现与消泡性能的实际关系。此外，非专利文献3公开了这样的机制，即消泡剂破坏泡沫膜的两个表面以具有桥结构，并且此后两个表面由于水的反弹而短路，这导致泡沫破裂。此外，非专利文献4公开了这样的机制，即桥结构在泡沫膜内部的方向上被拉伸，并且消泡剂部分变薄，使得泡沫去稳定，这导致泡沫破裂。在这些模型中，通过消泡剂形成桥结构被认为是泡沫破裂的第一步。然而，由于没有阐明加速各种类型泡沫的桥结构形成的设计因素，因此这些模型无助于消泡剂的设计。此外，非专利文献5公开了在泡沫膜的表面上用吸附分子诸如表面活性剂产生的双电层用于将泡沫膜的厚度保持在某个值或更大，并且吸附分子被消泡剂所取代，使得通过双电层的排斥的稳定机制崩溃，这增加了泡沫破裂的可能性。然而，尽管消泡剂的泡沫破裂作用通常发生在1μm或更大厚度的泡沫膜上，但已知，直到泡沫膜变得薄至约20nm时，两个泡沫膜内壁之间的双电层的排斥才产生。这表明当设计消泡剂时，不需要考虑双电层的排斥。因此，根据如专利文献1中所公开的最常见的硅酮消泡剂组合物，该硅酮消泡剂组合物属于预先添加到起泡液体中的类型并且含有硅酮和二氧化硅的复合颗粒，仅通过上述消泡理论不能获得关于硅酮消泡剂组合物的化学组成和生产的具体和定量指标，以获得每个生产配方和生产批次的某一消泡性能。因此，只能通过获得目标起泡液体并通过反复试验基于经验找到化学组成和生产方法的最佳条件来开发这种类型的消泡剂。此外，在生产中，批次之间的消泡性能的再现性是不够的。控制方法一直以来都是定性目测，并且没有发现基于定量指标的控制方法。在专利文献2中，本申请人提到了在包括通过与无机颗粒基团的低级聚集体(如煅制二氧化硅颗粒)的非化学结合而形成的高级聚集体的水性分散体中、以及在通过向这样的水性分散体中添加油而获得的水包油皮克尔林(Pickering)乳液中复合颗粒之间的状态变化。本申请人还指出，为评价水性分散体的稳定性和均匀性而测量的ζ电势可以用作稳定性和均匀性的指标。然而，这仅仅表明较窄的ζ电势分布宽度实现了良好的稳定性和均匀性，并且没有展示出对消泡性能的影响。而且，稳定的乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅酮消泡剂组合物，类型为通过预先添加到起泡液体中消泡，所述硅酮消泡剂组合物包含含有硅酮作为主要组分的油和二氧化硅的复合颗粒组，其中/n所述复合颗粒组的ζ电势分布宽度根据所述起泡液体设定，使得所述复合颗粒组中的任何复合颗粒均到达构成由所述起泡液体形成的泡沫的周围膜的内表面，以能够实现泡沫抑制和泡沫破裂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180815 JP 2018-1528801.一种硅酮消泡剂组合物，类型为通过预先添加到起泡液体中消泡，所述硅酮消泡剂组合物包含含有硅酮作为主要组分的油和二氧化硅的复合颗粒组，其中
所述复合颗粒组的ζ电势分布宽度根据所述起泡液体设定，使得所述复合颗粒组中的任何复合颗粒均到达构成由所述起泡液体形成的泡沫的周围膜的内表面，以能够实现泡沫抑制和泡沫破裂。


2.一种用于生产硅酮消泡剂组合物的方法，所述硅酮消泡剂组合物的类型为通过预先添加到起泡液体中消泡，包括：
根据起泡液体的类型为油组分和二氧化硅组分中的每一种选择类型和/或量的阶段；
混合所选择的油组分和二氧化硅组分以制备硅酮消泡剂组合物的阶段，所述硅酮消泡剂组合物包括含有硅酮作为主要组分的油和二氧化硅的复合颗粒组；
获得所产生的硅酮消泡剂组合物的样品并测量所述复合颗粒组的ζ电势分布宽度的阶段；以及
重复选择阶段和/或调节阶段、以及测量阶段，直到所测量的ζ电势分布宽度变为根据所述起泡液体设定的阈值或更大值，使得所述消泡剂到达构成由所述起泡液体形成的泡沫的周围膜的内表面，以能够实现泡沫抑制和泡沫破裂。


3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野哲，五十岚宪二，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE