一种支化改性硅醚消泡剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种支化改性硅醚消泡剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的支化改性硅醚消泡剂包括如下重量份的组分：100份聚醚改性硅油，5～15份低粘度羟基硅油，1～10份填料；其中，所述聚醚改性硅油为由如式I所示的聚醚和式II所示的聚二甲基硅油通过碳链连接形成的三臂或四臂支化聚合物，式中，(a+b)>c：(a+b)>c：(a+b)>c：

【技术实现步骤摘要】
一种支化改性硅醚消泡剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及消泡剂
，尤其是一种支化改性硅醚消泡剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在大多数涂料工业生产及应用中，往往会产生大量泡沫，泡沫的存在会严重影响产品的质量，某些情况下甚至会导致生产无法正常进行。目前工业生产上应用较多的方法是加入消泡剂，消泡剂是以低浓度加入到起泡体系中，能控制泡沫的物质的总称，这种消泡方式既简便、又经济。
[0003]由于起泡体系和生产工艺不同，使用的消泡剂也不尽相同。按现有消泡剂的组成可分为聚醚型、有机硅型、非硅型和硅醚混合型：聚醚类消泡剂的特点是抑泡能力强，但破泡能力差；有机硅型消泡剂抑泡能力较差；矿物油类、酰胺类、低级醇类、脂肪酸及磷酸酯类等有机物非硅型消泡剂的虽具有原料易得、环保性能高、生产成本低等优点，但其消泡效率低、专用性强、使用条件苛刻等。
[0004]近年来，人们发现硅醚混合型消泡剂由于同时兼有聚醚类消泡剂和有机硅类消泡剂的优点，在工业生产及应用中逐渐增多。但是，现在市面上的硅醚混合型消泡剂也存在不足，硅醚混合型消泡剂是通过在疏水的有机硅链段上引入一定分子量的聚醚片段，其中有机硅链段比例越高，疏水性越强，消泡性能越优越，但其在涂料体系中分散能力减弱，相容性较差。解决思路是以硅醚混合型消泡剂为主体，乳化剂、稳定剂以及分散剂进行复配，制备乳液型的消泡剂：例如专利CN 106474778 A中将制备的聚醚改性有机硅与超细硅酸铝、山梨糖醇、吐温60、羧甲基纤维素钠以及水等进行复配，通过乳化剂来调节分散及相容性问题。但是其制备流程及时间过长，大大增加了成本，也增加了体系的不稳定性。
[0005]因此，目前的研究方向致力于消泡剂的自乳化，不需要添加乳化剂，如专利CN102160939A通过星型聚合物的“臂”将炔醇、高级脂肪醇、甘油聚醚与硅油复配到一起，不需要乳化物质，采用星型聚合物，实现分子级的设计，使得消泡剂的化学性质稳定，不易聚集，分散性稳定性好，可放置半年以上而不分层，但是星型聚合物的引入，会在一定程度上增加体系的粘度，虽然消泡剂本身具有很好的自分散稳定性，但是粘度较高，在工业体系(例如水性涂料)中的分散稳定性会有所下降，导致消泡性能不稳定。又如专利CN11072974A通过“叠氮
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炔基点击化学法”制备得到超支链化结构的聚醚改性硅油，其高度交联的内部支化骨架和内部空腔、大量的端基官能团，从而具有优异的乳化能力，该方案虽然解决了消泡剂的稳定性问题，但是由于其具有高度的交联结构以及致密的空间网络结构，体系的分子量会比较大，与工业体系的相容性较差，容易发生相分离的情况。
[0006]因此，需要提供一种无需乳化剂且在能够在工业体系中稳定分散的硅醚型消泡剂。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，解决现有的硅醚消泡剂需要添加乳化剂以及在工业体系中分散性能和消泡性能仍需进一步提升的问题，提供一种无需乳化剂且能够在工业体系中稳定分散的支化改性硅醚消泡剂。本专利技术通过“叠氮
‑
炔环加成”合成支化聚二甲基硅氧烷改性聚醚，以及选择具有特定结构的聚醚链段，能够得到自乳化性能优异且能够在工业体系中稳定分散的支化改性硅醚消泡剂。
[0008]本专利技术的另一目的在于，提供所述支化改性硅醚消泡剂的制备方法。
[0009]本专利技术的另一目的在于，提供所述支化改性硅醚消泡剂在水性工业消泡领域中的应用。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种支化改性硅醚消泡剂，包括如下重量份的组分：
[0012]聚醚改性硅油100份；
[0013]低粘度羟基硅油5～15份；
[0014]填料1～10份；
[0015]其中，所述聚醚改性硅油为由如式I所示的聚醚和式II所示的聚二甲基硅油通过碳链连接形成的三臂或四臂支化聚合物，式中，(a+b)>c：
[0016][0017]本专利技术的聚醚改性硅油中，支化的分子结构，能够提高消泡剂的自乳化性能，无需乳化剂的加入。而当消泡剂施用于水性作业体系中时，由于本专利技术的聚醚链段在靠近支化结构的一端处，引入了连接在同一个碳原子上的两个体积较大的甲基，可以将多条聚醚链段分散扩张开来；同时，在支化结构远端还嵌段连接有含有甲基的聚醚结构单元，支化结构远端的甲基在聚二甲基硅油中的甲基与低粘度羟基硅油中的羟基的相互作用下，带动较长的聚醚链段包覆到相对较短硅油链段表面，形成一种物理包覆结构，这种包覆结构可以聚醚改性硅油表面裸露出更多的柔性亲水性链段，进一步提高了聚醚改性硅油与水性作业体系的相容性，且物理吸附作用还可以在作业体系中处于包覆
‑
展开的动态平衡，而非将消泡性能优异的硅氧烷链段永久包覆在内部，这种动态平衡能够充分发挥硅氧烷低表面张力破泡性能以及聚醚的抑泡能力，显著提高消泡效果和在水性作业体系中的相容性、稳定性。
[0018]需要说明的是，本专利技术中所述的“由如式I所示的聚醚和式II所示的聚二甲基硅油通过碳链连接形成的三臂或四臂支化聚合物”具体为如下结构的聚合物：
[0019][0020][0021]优选地，所述聚醚改性硅油中，1.5<(a+b)/c<10。a+b代表聚醚链段的长度，c代表聚二甲基硅油链段的长度，需要保证聚醚链段的长度大于聚二甲基硅油链段的长度，才能够在消泡剂中形成物理包覆的微球结构；而聚醚链段的长度太长，柔性的聚醚链段容易缠结，缠结后，外层包覆层不均匀，极易在外力作用下分散，无法形成稳定的包覆结构。
[0022]优选地，所述聚二甲基硅油的聚合度c保持在1～30的整数之间，聚二甲基硅油链段太长，得到的包覆微球的粒径太大，容易发生沉降，进而导致乳化性能和消泡性能均有所下降。需要说明的是，在本专利技术的聚二甲基硅油中，侧链中还含有氢原子，侧链中的氢原子通过取代反应连接到支链结构中，进一步与聚醚链段连接形成所述的三臂或四臂支化聚合物。
[0023]优选地，所述式I中，a/b＝0.25～0.75。聚醚链段中，环氧丙烷聚醚链段b(—C3H6O—)中的甲基具有疏水亲油性，与硅油链段中的甲基相互吸附，具有很好的相容性，而与消泡剂中的羟基硅油的相容性差，在羟基硅油和填料分散剂的共同作用下，可以在消泡剂中形成稳定的包覆微球结构。因此，随着环氧丙烷聚醚链段(—C3H6O—)占比的增加，聚醚改性硅油的包覆结构越稳定，但是当—C3H6O—占比太大时，由于体系中疏水基团占比太大，容易导致与待消泡的水性作业体系的相容性变差，消泡效果呈现下降趋势。在上述比例范围内，能够得到自乳化稳定、且消泡性能优异的消泡剂。
[0024]优选地，所述低粘度羟基硅油在25℃下的粘度为25～100mPa
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s。低粘度羟基硅油作为增塑剂，可降低消泡剂体系的粘度，同时，选用羟基硅油，还利用其羟基的亲水性能，不仅可以提高消泡剂在待消泡的水性作业体系中的相容性，还与填料、聚醚链段中的甲基相互作用，带动较长的聚醚链段包覆到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支化改性硅醚消泡剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：聚醚改性硅油100份；低粘度羟基硅油5～15份；填料1～10份；其中，所述聚醚改性硅油为由如式I所示的聚醚和式II所示的聚二甲基硅油通过碳链连接形成的三臂或四臂支化聚合物，式中，(a+b)>c：2.根据权利要求1所述的支化改性硅醚消泡剂，其特征在于，所述1.5<(a+b)/c<10。3.根据权利要求1所述的支化改性硅醚消泡剂，其特征在于，所述式I中，a/b＝0.25～0.75。4.根据权利要求1所述的支化改性硅醚消泡剂，其特征在于，式II中所述c为1～30的整数。5.根据权利要求1～4任一项所述的支化改性硅醚消泡剂，其特征在于，所述聚醚改性硅油具有如下所示的结构：
6.根据权利要求1所述的支化改性硅醚消泡剂，其特征在于，所述低粘度羟基硅油在25℃下的粘度为25～100mPa
·
s。7.根据权利要求1所述的支化改性硅醚消泡剂，其特征在于，所述填料为疏水气相二氧化硅、沉淀法疏水白炭黑或硅酸铝中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐弦，徐文远，胡亚飞，孙兵兵，
申请(专利权)人：广州集泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：