一种有机硅消泡组合物及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有机硅消泡组合物，其由聚有机硅氧烷Ａ、聚有机硅氧烷Ｂ、精细填料颗粒、有机硅树脂和碱性催化剂组成。制备这种组合物的方法为：往反应容器中加入聚有机硅氧烷Ｂ和有机硅树脂，升温至４０～１５０℃，使之形成溶液；然后往有机硅树脂溶液中加入聚有机基硅氧烷Ａ和碱性催化剂，混合升温至６０～１２０℃，反应０．５～５ｈ；再往混合物中加入精细填料粒子混合均匀，并在６０～１４０℃反应１～７ｈ，然后再升温至１２０～２３０℃，进一步反应１～４ｈ；反应完毕后，将混合物在－０．０１～－０．１ＭＰａ的真空度下维持０．５～３ｈ；最后，冷却到室温即得。本发明专利技术的组合物在阴离子、非离子体系中具有优良的消抑泡性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更确切地说，它涉及一种由聚有机硅氧烷与有机硅树脂溶液发生交联反应合成有机硅消泡组合物的方法，解决了硅树脂反 应不充分的问题，得到的组合物在阴离子、非离子起泡体系中有优异的消抑泡性能。本专利技术 属于精细化工制剂

技术介绍
泡沫是生活和工作中常见的现象。但在绝大多数工业生产中泡沫会带来极大的危 害，例如降低机器的工作效率、延误劳动时间、影响产品的质量等。消除有害泡沫的方法一 般采用添加消泡剂。随着工业企业生产规模和生产效率的大幅提高，消泡剂得到更加广泛 的应用。目前，消泡剂已经广泛应用于造纸、纺织印染、石油开采和炼制、涂料、乳液聚合、污 水处理、金属清洗等行业中，消泡剂已成为生产过程中不可缺少的功能性助剂。根据消泡组合物的不同，消泡剂分为矿物油型、聚醚型和有机硅类等几种主要类 型。与其他消泡剂相比，有机硅类消泡剂化学性能稳定，副作用小，同时在用量很低的情况 下也有很好的消泡能力和持久的抑泡能力，因而，很受青睐。有机硅消泡组合物是消泡剂的核心，它的消泡速度和抑泡性能直接影响最终产 品的性能。对于有机硅类的消泡剂而言，其组合物的消抑泡性能的改进是有机硅消泡剂 的改进方向。最原始的有机硅消泡组合物是由聚二甲基硅氧烷和二氧化硅经过特定加工 工艺处理得到的，如US4639489介绍的消泡剂组合物就是这样的。但是由于其不能够持 久抑泡，即抑泡性能差，因此，国内外的研究人员都对其性能进行了大规模的拓展研究。 US4338217A1用烷氧基聚硅氧烷代替普通聚硅氧烷与二氧化硅粒子混合处理制得消泡组合 物；US5824739引入氨基聚硅氧烷或羧基聚硅氧烷作为消泡组合物的主体，与二氧化硅混 合处理得到消泡组合物；CN1931417A公开了一种耐高温耐强碱的消泡剂组合物，它是由聚 硅氧烷和有机硅树脂交联反应得到的，将组合物制备成乳液后在黑液中鼓泡测试性能，其 具有较好的抑泡性能，但消泡速度有待进一步提高，而且，由于消泡组合物粘度较大，分散 在水中相当困难。US5082590公开了一种通过二甲苯溶解MQ和聚有机硅氧烷，然后再蒸出 二甲苯，这种方法合成有机硅消泡剂的工艺复杂，而且二甲苯不易完全去除，对环境和人体 有危害，并影响有机硅消泡剂消抑泡性能。有机硅树脂是一个分子量很不均勻的混合物。大量的实验说明，聚硅氧烷和有机 硅树脂的反应存在难以控制的问题，具体表现为批次之间的产物粘度相差较大，在形成最 终消泡组合物时会有部分不溶的有机硅树脂颗粒，这样就导致乳化后得到的消泡剂乳液中 残留有上述不溶颗粒，从而使乳液状态较差。本专利技术人通过大量的实验发现，将含有芳基和/或烯基的聚有机硅氧烷来溶解有 机硅树脂，形成有机硅树脂溶液；这种溶液再与三甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷、白炭 黑发生反应，得到的消泡组合物及乳液中不存在不溶性有机硅树脂颗粒，而且反应过程中 没有有毒物质产生。这样既能有效控制交联程度，又充分发挥了有机硅树脂的交联作用；得到的消泡组合物在阴离子、非离子起泡体系中具有优良的消泡速度和抑泡性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过对有机硅树脂的改进，由含有芳基和/或烯基的聚有机硅氧 烷溶解有机硅树脂，使其由固相变成液相，增加与三甲基硅氧基封端的聚有机硅氧烷的接 触面积，从而使得硅树脂充分反应，有效地控制交联的程度，保证了消泡组合物粘度的一致 性，这样就提高了有机硅消泡组合物的消抑泡性能。消泡组合物可广泛用于消除工业生产 中的有害泡沫。技术方案所述的一种改进有机硅消泡剂性能的方法，具体的是由聚有机硅氧烷与有机硅树 脂溶液发生交联反应，再加入精细填料颗粒，合成有机硅消泡剂组合物的方法，得到的消泡 剂组合物在阴离子、非离子起泡体系中有优异的消抑泡性能。所述的有机硅消泡组合物，由以下物质组成A、聚有机硅氧烷 聚有机硅氧烷的结构通式如下RaSiO(4_a)/2其中a的取值为1. 9 2. 2，分子结构中的R相同或不同，它包括氢原子、一价的 取代或非取代的碳原子数为1 20的支链或直链的烷基，具体包括甲基、乙基、丙基、正丙 基、丁基、异丁基、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。从原材料易得的角度考虑，优选80%以上的取代基R是甲基。该聚有机硅 氧烷在25°C时的动力粘度为1，000 300，OOOmPa *s。本专利技术采用的聚有机硅氧烷为三甲 基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷。以聚有机硅氧烷A和聚有机硅氧烷B的总质量为100份 计，聚有机硅氧烷A为50 95份。B、聚有机硅氧烷聚有机硅氧烷的结构通式如下MeqR0 (3_q) SiO (R12SiO) m (R2MeSiO) n (Me2SiO) pSiR°(3-q)Meq通式中所有的R°和R1、! 2为相同或不同的芳基和/或烯基芳基，如苯基、苯甲基、 苯乙基；烯基，如乙烯基、丙烯基、烯丙基、1-丁烯基、1-戊烯基。聚有机硅氧烷B用作溶解 有机硅树脂的溶剂，该聚有机硅氧烷在25°C时的动力粘度为50 50，OOOmPa · S。分子式中，m、n、m+n均为0 60的整数，ρ为50 1500的整数，当m+n > 0时，q 为1、2或3 ；当m+n = 0时，q为1或2。以聚有机硅氧烷A和聚有机硅氧烷B的总质量为 100份计，聚有机硅氧烷B为5 50份。C、精细填料颗粒精细填料颗粒是指硅、镁、锌、铝的氧化物，即二氧化硅、氧化镁、氧化锌、三氧化二 铝。这些精细填料颗粒单独使用或混合使用。二氧化硅俗称白炭黑，其按制造方法分为沉 淀法白炭黑和气相法白炭黑两种，按表面性质分为亲水白炭黑和疏水白炭黑两种。本专利技术 优选的精细填料颗粒是气相法疏水白炭黑，其比表面积为50 500m2/g，优选90 300m2/以聚有机硅氧烷A和B的总质量为100份计，所述的精细填料颗粒加入量为0. 1 20份，优选4 10份。D、有机硅树脂有机硅树脂指高度交联的具有空间网状结构的聚有机硅氧烷，这种网状结构的聚 有机硅氧烷通常是由甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲 基苯基二氯硅烷 的各种混合物在有机溶剂如甲苯中水解，得到酸性水解物，然后经水洗除 去酸，得到产品。本专利技术使用的有机硅树脂为由链节R23SiOv2(有机硅化学中称为M单元) 和链节Si04/2(Q单元)组成的MQ树脂，二者之间的摩尔比为0.4 1.0 0.4 1.2，优选 0.5 1.0 0.8 1.0。所述的M单元R23SiCV2中的R2相同或不同，取值和聚有机硅氧烷 A的结构通式中R—致，包括氢原子、一价的取代或非取代的碳原子数为1 20的烷基。以聚有机硅氧烷A和B的总质量为100份计，所述的有机硅树脂加入量为1 20 份，优选5 15份。E、碱性催化剂碱性催化剂是用来加快有机硅树脂和聚有机硅氧烷之间反应的。包括碱金属氢 氧化物、碱金属硅烷醇盐、碱金属烷氧化合物、季铵盐的氢氧化物，具体指氢氧化钠、氢氧化 钾、氢氧化铯、甲基硅醇钾、甲基硅醇钠、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、β _羟乙基三甲基 胺、四甲基氢氧化铵。以聚有机硅氧烷A和B的总质量为100份计，所述的碱性催化剂加入量为0. 1 10份，优选0.5 5份。在上述物质基础上，制备有机硅消泡剂组合物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅消泡组合物，其特征在于组成成分为：（１）、聚有机硅氧烷Ａ：其通式为：ＲａＳｉＯ（４－ａ）／２，式中ａ的取值为１．９～２．２，Ｒ相同或不同，Ｒ为氢原子或一价的取代或非取代的碳原子数为１～２０的烷基，本专利技术中８０％以上的取代基Ｒ是甲基；所述的聚有机硅氧烷Ａ为三甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷，其在２５℃时的动力粘度为１，０００～３００，０００ｍＰａ.ｓ，以聚有机硅氧烷Ａ和聚有机硅氧烷Ｂ的总质量为１００份计，聚有机硅氧烷Ａ的用量为５０～９５份；（２）、聚有机硅氧烷Ｂ：其通式为：Ｍｅ↓［ｑ］Ｒ↑［０］↓［（３－ｑ）］ＳｉＯ（Ｒ↑［１］↓［２］ＳｉＯ）↓［ｍ］（Ｒ↑［２］ＭｅＳｉＯ）↓［ｎ］（Ｍｅ↓［２］ＳｉＯ）↓［ｐ］ＳｉＲ↑［０］↓［（３－ｑ）］Ｍｅ↓［ｑ］通式中，所有的Ｒ↑［０］和Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］为相同或不同的芳基和／或烯基，ｍ、ｎ、ｍ＋ｎ均为０～６０的整数，ｐ为５０～１５００的整数，当ｍ＋ｎ＞０时，ｑ为１、２或３；当ｍ＋ｎ＝０时，ｑ为１或２；以聚有机硅氧烷Ａ和聚有机硅氧烷Ｂ的总质量为１００份计，聚有机硅氧烷Ｂ的用量为５～５０份；（３）、精细填料颗粒：所述的精细填料颗粒为气相法疏水白炭黑，其比表面积为５０～５００ｍ↑［２］／ｇ，以聚有机硅氧烷Ａ和Ｂ的总质量为１００份计，所述精细填料颗粒的用量为０．１～２０份；（４）、有机硅树脂：所述的有机硅树脂为由链节Ｒ↑［２］↓［３］ＳｉＯ↓［１／２］（Ｍ单元）和链节ＳｉＯ↓［４／２］（Ｑ单元）组成的ＭＱ树脂，二者之间的摩尔比为０．４∶１．０～０．４∶１．２，所述的Ｍ单元Ｒ↑［２］↓［３］ＳｉＯ↓［１／２］中的Ｒ２相同或不同，可以为氢原子或一价的取代或非取代的碳原子数为１～２０的烷基，以聚有机硅氧烷Ａ和Ｂ的总质量为１００份计，所述有机硅树脂的用量为１～２０份；（５）、碱性催化剂：所述的碱性催化剂，包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、甲基硅醇钾、甲基硅醇钠、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、β－羟乙基三甲基胺、四甲基氢氧化铵；以聚有机硅氧烷Ａ和Ｂ的总质量为１００份计，所述碱性催化剂的用量为０．１～１０份。...

【技术特征摘要】
1.一种有机硅消泡组合物，其特征在于组成成分为(1)、聚有机硅氧烷A其通式为RaSiO(4_a)/2，式中a的取值为1. 9 2. 2，R相同或不同， R为氢原子或一价的取代或非取代的碳原子数为1 20的烷基，本发明中80%以上的取代 基R是甲基；所述的聚有机硅氧烷A为三甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷，其在25°C时的动力粘 度为1，000 300，OOOmPa · s,以聚有机硅氧烷A和聚有机硅氧烷B的总质量为100份计， 聚有机硅氧烷A的用量为50 95份；(2)、聚有机硅氧烷B其通式为MeqR0(3-q)SiO (R12SiO) m (R2MeSiO) n (Me2SiO) pSiR°(3-q)Meq通式中，所有的R°和R1、R2为相同或不同的芳基和/或烯基，m、η、m+n均为0 60的 整数，P为50 1500的整数，当m+n > 0时，q为1、2或3 ；当m+n = 0时，q为1或2 ；以 聚有机硅氧烷A和聚有机硅氧烷B的总质量为100份计，聚有机硅氧烷B的用量为5 50 份；(3)、精细填料颗粒所述的精细填料颗粒为气相法疏水白炭黑，其比表面积为50 500m2/g,以聚有机硅氧烷A和B的总质量为100份计，所述精细填料颗粒的用量为0. 1 20份；(4)、有机硅树脂所述的有机硅树脂为由链节R23SiCV2(M单元)和链节Si04/2(Q单元) 组成的MQ树脂，二者之间的摩尔比为0.4 1.0 0.4 1.2，所述的M单元R23SiOv2中的 R2相同或不同，可以为氢原子或一价的取代...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，曹添，黄伟，何庆海，
申请(专利权)人：南京四新科技应用研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]