一种消泡剂活性组合物的制备方法技术

本发明专利技术成功研制出一种高效价廉适合于高温强碱条件下消除有害泡沫的消泡活性组合物，如应用在造纸洗浆、金属表面处理等领域。该消泡活性组合物是由有机硅氧烷、有机硅树脂、无机氧化物固体颗粒、疏水处理剂、催化剂等材料，通过改性处理、聚合反应等化学手段获得。实现的步骤：①有机聚硅氧烷和有机硅树脂固体颗粒在搅拌机中充分预混并加入催化剂后开始对混合物加热至８０－２００℃发生聚合反应，聚合度可根据需要加以控制；②加入无机氧化物和疏水改性的处理剂；③将上述混合物在８０℃－２００℃下加热，反应时间为２－１０ｈ，此反应的后期高温维持阶段最好在真空条件下进行，使反应更彻底，真空度控制在０．０１－０．０８ＭＰａ；然后冷却到室温得到白色聚合状消泡活性组合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种消泡剂活性组合物制备方法，更准确地说本专利技术涉及一种适合于高温强碱条件下消除有害泡沫的消泡活性组合物的制备方法，如应用在制浆造纸、金属表面清洗等领域，消泡剂是一种精细化学品添加剂，因此，本专利技术属于精细化工助剂
技术介绍
泡沫是人们生活和工作中常见的现象，给工业生产带来很大的危害，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主要有物理方法和化学方法消泡，相比较而言，化学方法即使用消泡剂的方法消泡有着更广泛的应用。目前，消泡剂的应用已经渗透到造纸工业、纺织印染、石油开采和炼制、涂料、乳液聚合、污水处理、化学清洗、金属表面处理等。实践证明由于发泡体系本身的特殊性，例如起泡液化学组成的不同，温度、剪切速率、PH值等不同，因此没有一种消泡剂能通用于各行业。即使是同一行业中的不同工序使用的消泡剂也不相同，更有用两种消泡剂于同一工序的情况，一种体现快速消泡，而另一种体现长时间抑泡作用。消泡剂根据活性物的不同可以分为矿物油型、动植物油型、聚醚型和有机硅类等几种主要类型。由于甲基硅油具有比较特殊的化学性质，如低表面张力、不溶于水、挥发性低、无生理毒性和本身不会对环境产生污染等，因而在消泡剂的原材料中常常作为首选物质。但是光有硅油不能实现很好地消泡，这是因为硅油粒子和泡沫膜之间存在静电斥力，使得硅油进入到泡膜表面的“进入能垒(entry barrier)”变大。即使硅油粒子进入到泡膜的表面，也不一定能很好地消泡，这就是硅油微粒在泡沫膜表面的“进入深度(entry depth)”不够，因此，根据Denkov等人提出的观点，只有进入系数E、铺展系数S和架桥系数B都大干零，才能保证一个消泡剂具有良好的消抑泡性能。基于很多基础研究和分析，发现白炭黑加入到硅油中去能显著提高消抑泡性能，通过FTT(FilmTrapped Technology)技术的测定发现，白炭黑的作用在于能降低“进入能垒(entrybarrier)”和增加“进入深度(entry depth)”。在造纸工业中的制浆工段，最重要的工序是碱法蒸煮，加入很多蒸煮剂，加蒸煮剂的目的是加速木素的脱除或保护纤维和半纤维使之不溶解。除此之外，蒸煮过程中还必须加入一些化学助剂如蒽醌及其衍生物和表面活性物，以及洗涤过程中要加入一些表面活性剂如烷基磺酸钠。这些助剂和脱除出来的树脂、蜡、脂肪酸钠等很容易产生泡沫，因此在蒸煮结束后洗浆过程中会产生大量的泡沫。这些泡沫如不消除，对洗浆机的洗浆速率、洗净程度、运行效率等指标都会产生很大的影响，甚至会造成洗浆机的空转。洗浆工序中常用的消泡剂主要有两种类型的，一种是矿物油与酰胺复配的，另一种是有机硅型的消泡剂。矿物油和酰胺组成的消泡剂已经用了几十年，例如国内的OTD产品就是这样的，但是酰胺在温度低的时候会出现沉积，使用中会产生二垩英，再加上矿物油多半采用煤油、柴油等物质，它们的存在会对环境以及人的身心健康产生不良的影响。相比较而言，有机硅消泡剂具有高效性，对环境是友好的。普通有机硅消泡剂一般是通过硅油和疏水白炭黑在高温下处理而成，高温下的处理主要是将细小白炭黑粒子均匀分散在硅油当中，提高整体的消泡作用，有人称之为增效作用。但是，普通有机硅消泡剂在洗浆这种特殊环境(高温强碱)下的消抑泡作用表现得不够强，尤其在抑泡性能上，这就使得用户使用消泡剂时不得不增加使用量，从而造成成本上升。针对消泡剂的抑泡性能提高，国内外研究者都作过很多的研究和报道。如日本专利JP45-261 3(23,613/70)介绍了以二甲基聚硅氧烷，以及特殊的硅氧烷树脂和白炭黑为组分的消泡剂；Ai zawa等人在美国专利第4,639,489号中介绍了一种制备有机硅消泡活性物的方法，该方法是将甲基硅油、填料、有机硅树脂和催化剂在50-300℃下加热；美国道康宁公司HidekiNakahara等人专利技术的专利US5153258中提及用有机硅交联物作重要组分提高活性物的抑泡性能，并提出了五种交联物的制备方法，再将这些交联物和硅脂混合得到抑泡持久的活性物；Kremer，Lawrence N.等人专利技术的专利US2005/0109675A1文中主要介绍了用乙二醇、聚异丁烯、矿物油、煤油、柴油、汽油、石脑油、芳烃溶剂作载体，溶解粘度6万～100万直链或支链硅油或硅脂、高分子量的交联硅脂或两者的复配物，交联硅脂具有更好的抑泡能力，交联物是由-OH、-OCH3、-(CH3)3封端的聚硅氧烷，这种方法所制得的消泡活性物具有极强的抑泡性能；美国道康宁公司的Juen.等人专利技术的专利US6207722阐述了一种含硅树脂的活性物的制备方法，用甲基MQ树脂或含部分乙烯基的甲基MQ树脂作有机疏水粒子与甲基硅油和白炭黑等混合高温反应制备抑泡性能较好的活性物；另外美国专利US4186104、US4690713、US4741861、US4919843、US5531929和US5283004等针对碱性体系使用的有机硅活性物的制备作了详细的介绍，主要是在强碱体系下如何提高消泡剂的抑泡性能，大多都是采用改性硅油、MQ树脂、白炭黑和碱性催化剂及有机硅偶联剂等在高温条件反应而制得有机硅活性物。但所有这些专利提及的有机硅活性物在强碱环境中抑泡性能都不尽人意，特别是在高温强碱环境中，其消抑泡活性均不太理想。南京四新科技应用研究所有限公司曹治平等人于2004年申请的专利技术专利《耐高温耐强碱有机硅消泡剂乳液组合物及制备方法》也是针对高温强碱体系而设计的，并应用于啤酒瓶清洗、精练剂中，能体现出良好的抑泡性能。根据一些研究者的经验和IR红外分析，发现有机硅消泡剂的消抑泡作用一段时间后活性发生衰减的根本原因是微小的白炭黑粒子发生聚集，在一些消泡剂微粒中白炭黑粒子含量很高，达到15～17％，有的白炭黑粒子含量仅1～2％。而对于消泡剂而言，这两种白炭黑固体粒子含量都不是消泡剂最佳选择。本专利的主要目的是通过新型的方法解决抑泡问题。主要思路是通过高摩尔质量的硅油和有机硅树脂在催化剂的作用下发生聚合作用，使其形成空间的网状结构，然后再与白炭黑粒子发生反应，以减少白炭黑粒子的聚集，从而进一步地提高消泡剂的抑泡性能。实验表明，用这种方法形成的有机硅消泡剂具备优秀的消抑泡性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为在高温强碱中如造纸洗浆工序、金属表面处理等提供一种高效、价廉的消泡剂活性物组合物，该组合物是具有极强消泡、抑泡性能的有机硅消泡活性组合物。本专利技术的消泡活性组合物是由有机硅氧烷、有机硅树脂、无机氧化物固体颗粒、疏水处理剂、催化剂等材料，通过改性处理、聚合反应等化学手段获得。本专利技术所述的有机聚硅氧烷，其化学结构通式RaSiO(4-a)/2其中R为取代或非取代的一价烃基，碳原子数为1-20，这些基团可以是烷基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等；也可以是芳基如苯基、苯甲基等和烯烃基如乙烯基、丙烯基等，这些基团中的氢原子可以部分或全部被卤原子、氰基取代。其中a的取值为1.9-2.2。本专利技术一般情况下采用的有机硅氧烷为三甲基硅氧基封端的二甲基硅油。有机聚硅氧烷又简称硅油，适用的硅油粘度以1,000-1,000,000MPa·s为佳，最好为10,000-500,000MPa·s，硅油的用量为消泡活性组合物总质量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术的消泡活性组合物是由有机硅氧烷、有机硅树脂、无机氧化物固体颗粒、疏水处理剂、催化剂等材料，通过改性处理、聚合反应等化学手段获得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，陈晓军，曹治平，
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]