一種非矽乳液消泡劑的製備方法與流程

2023-12-04 06:46:51

本發明涉及一種消泡劑是精細化學品添加劑，因此，本發明屬於精細化學品技術領域。

背景技術：

在造紙溼部中，根據紙種不同會用到施膠劑、助留助濾劑、增強劑、脫墨劑、幹強劑等具有表面活性的助劑，在抄紙白水循環過程中，很容易產生氣泡，這些氣泡的存在對紙張有很大的影響，使施膠度差，紙面出現斑點、透光點和小孔，甚至引起斷紙，且容易使泵的運行效率下降，增加能耗。

脂肪醇乳液消泡劑在造紙溼部中的應用已經是成熟的技術。國內外研究人員對脂肪醇乳液消泡劑做了很多研究。主要從兩個方面，一方面是提高脂肪醇乳液的穩定性，另一方面是提高脂肪醇乳液的消抑泡性能。

cn102337706a中將高碳醇、亞麻油酸鈉和失水山梨醇均勻混合加熱後加水得到具有良好消抑泡性能的消泡劑；ep2663689中將高碳醇、聚甘油酯、礦物油的熔化物混合均勻後加入水相乳化得到消泡劑，此發明製備的乳液在20-50℃具有明顯優異的消抑泡性能。上述兩個專利只關注於乳液的消抑泡性能，穩定性無法兼顧。cn105658294a中將高碳醇、熔點為90℃以上的蠟作為主要消泡成分，在超過1.0氣壓的壓力條件下製備乳液，此發明製備乳液雖然在高溫條件下具有較好的消抑泡性能，但是同樣的乳液的穩定性無法兼顧且製備工藝較複雜。

cn101780383a中將乳化物質和消泡活性物物質（高碳醇、甘油聚醚、炔醇）溶於分散介質中，加熱預乳化後進一步長時間均質化製備穩定乳液，該乳液製備耗時長，成本高；cn103628353a中利用高速分散機對脂肪醇乳液進行強烈分散，同時引入高分子物質來製備穩定乳液，製備方法較複雜；us5807502利用c6-18的含有直鏈烷基的1,2-二醇與環氧乙烷的加成物作為乳化劑來穩定脂肪醇乳液，此類乳化劑市場難以購買，且合成原料價格昂貴；cn1781574a利用c2-4烯化氧與有支鏈烷基的伯醇的加成物來穩定脂肪醇乳液，但此類方法不能解決天然脂肪醇乳液的穩定性問題。

以上專利普遍存在以下問題，第一脂肪醇乳液消泡劑的穩定性和消抑泡性能難以兼顧，第二乳液穩定性提高往往需要通過複雜的工藝。

本發明人發現造成脂肪醇乳液消泡劑不穩定的原因是脂肪醇乳液消泡劑中除了脂肪醇外，還有石蠟、油脂等其他組分，而乳化這些其他組分與乳化脂肪醇所需的乳化劑hlb值不一致，相互難以平衡從而導致乳液不穩定。本發明人通過一種簡單的製備工藝，提高了脂肪醇乳液消泡劑的穩定性，且本發明人發現利用此種工藝製備的脂肪醇乳液消泡劑消抑泡性能同時得到提高。

技術實現要素：

本發明分別將脂肪醇、石蠟、油脂利用非離子表面活性劑、增稠劑和水製備成乳液，再將三者乳液與陰離子表面活性劑在常溫下進行混合，使得脂肪醇乳液消泡劑得以穩定，同時消抑泡性能得到提高。

技術方案

本發明製備的非矽乳液消泡劑，由以下組分組成：

1、脂肪醇

本發明中脂肪醇為c12-c30的一元至三元醇，包括合成脂肪醇和天然脂肪醇。合成脂肪醇可以通過齊格勒法由烷基鋁的氧化而得到，也可以通過羰基合成法得到；天然脂肪醇可以通過油脂中提取而得到。具體的，所述脂肪醇包括含單一碳原子的脂肪醇，如c12醇、c14醇、c16醇、c18醇、c20醇、c22醇、c24醇、c26醇、c28醇、c30醇；以及含有不同碳原子數的混合脂肪醇，如c12-18混合醇、c16-18混合醇、c16-22混合醇，選用其中的一種或多種。脂肪醇用量佔乳液總量的15-25%

2、石蠟

本發明中石蠟為從石油、頁巖油或其他瀝青礦物油中提取出來的一種碳氫化合物，如微晶石蠟、液體石蠟。石蠟用量佔乳液總量的2-8%。

3、油脂

本發明中油脂選自菜籽油、花生油、大豆油、椰子油、棕櫚油、蓖麻油、橄欖油、牛油中的一種或多種。油脂用量佔乳液總量的2-8%

4、非離子表面活性劑

本發明中非離子表面活性劑分為三類：

非離子表面活性劑a結構式為：r1o(eo)mh，其中r1為c8-28的烷基，m為25-60的整數，非離子表面活性劑a用量佔乳液總量的0.1~3%。

非離子表面活性劑b結構式為：r2o(eo)nh，其中r2為c8-28的烷基，n為10-20的整數，非離子表面活性劑b用量佔乳液總量的0.1~3%。

非離子表面活性劑c包括聚氧乙烯失水山梨醇單硬脂酸酯（tween60）、聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯（tween80）、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯（tween85）、失水山梨醇單月桂酸酯（span20）、失水山梨醇單棕櫚酸酯（span40）、失水山梨醇單硬脂酸酯（span60）、三硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸甘油酯、乙二醇單硬脂酸酯、乙二醇二硬脂酸酯、二乙二醇單硬脂酸酯、二乙二醇二硬脂酸酯中一種或多種。非離子表面活性劑c用量佔乳液總量的0.1~3%。

5、增稠劑

本發明中增稠劑包括漢生膠、瓜爾膠、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺及聚丙烯酸酯，優選聚丙烯酸酯。增稠劑用量佔乳液總量的1~3%。增稠劑分為三部分使用，分別佔增稠劑總量的三分之一。

6、水

本發明中水用量佔乳液總量的60-75%。水分為三部分使用，分別佔水總量的三分之一。

7、陰離子表面活性劑

本發明中陰離子表面活性劑選自烷基磺酸鹽、烷基二苯醚二磺酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽中一種或多種，具體的包括十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磷酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鈉。陰離子表面活性劑用量佔乳液總量的1~3%。

本發明涉及的一種非矽乳液型消泡劑的製備方法如下：

（1）脂肪醇乳液製備：將脂肪醇、非離子表面活性劑a按比例混合，升溫至70-90℃，攪拌使之混合均勻；將超過70℃的三分之一的水緩慢加入到上述混合物中，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入三分之一的增稠劑，調節至所需粘度即可。

（2）石蠟乳液製備：將石蠟、非離子表面活性劑b按比例混合，升溫至70-90℃，攪拌使之混合均勻；將超過70℃的三分之一的水緩慢加入到上述混合物中，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入三分之一增稠劑，調節至所需粘度即可。

（3）油脂乳液製備：將油脂、非離子表面活性劑c按比例混合，升溫至70-90℃，攪拌使之混合均勻；將超過70℃的三分之一的水緩慢加入到上述混合物中，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入三分之一的增稠劑，調節至所需粘度即可。

（4）將脂肪醇乳液、石蠟乳液、油脂乳液和陰離子表面活性劑在常溫下混合均勻，即可得到本發明消泡劑。

具體實施方式

實施例1

（1）將15份c16-22混合醇、0.5份月桂醇聚氧乙烯（40）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將21.5份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入1份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液a；

（2）將6份微晶石蠟、0.5份月桂醇聚氧乙烯（20）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將21.5份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入1份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液b；

（3）將8份菜籽油、0.5份司盤60、0.5份吐溫60按比例混合，升溫至80℃，攪拌使之混合均勻；將21.5份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入1份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液c；；

（4）將製備好的a、b、c乳液與1.5份十二烷基硫酸鈉在常溫下混合均勻；即得乳液粘度為540mpa.s的乳液。

實施例2

（1）將15份c18醇、1份月桂醇聚氧乙烯（30）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將22份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.4份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液d；

（2）將8份微晶石蠟、0.5份月桂醇聚氧乙烯（20）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將22份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.4份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液e；

（3）將4份蓖麻油、2份菜籽油、0.5份二乙二醇單硬脂酸酯、0.1份吐溫60按比例混合，升溫至80℃，攪拌使之混合均勻；將22份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.4份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液f；

（4）將製備好的d、e、f乳液與1.7份十二烷基硫酸鈉在常溫下混合均勻；即得乳液粘度為423mpa.s的乳液。

實施例3

（1）將10份c20醇、10份c22醇、5份c24醇、3份硬脂醇聚氧乙烯（30）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將20.2份90℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.5份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液h；

（2）將2份液體石蠟、3份月桂醇聚氧乙烯（15）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將20.2份75℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.5份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液i；

（3）將2份大豆油、1.9份單硬脂酸甘油酯按比例混合，升溫至80℃，攪拌使之混合均勻；將20.2份85℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.5份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液j；

（4）將製備好的h、i、j乳液與1份十二烷基二苯醚二磺酸鈉在常溫下混合均勻；即得乳液粘度為670mpa.s的乳液。

實施例4

（1）將10份c16-c18混合醇、8份c22醇、1份硬脂醇聚氧乙烯（40）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將21.3份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.5份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液k；

（2）將4份微晶石蠟、2份液體石蠟、1份硬脂醇聚氧乙烯（20）醚按比例混合，升溫至90℃，攪拌使之混合均勻；將21.3份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.5份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液l；

（3）將5份花生油、0.6份季戊四醇硬脂酸甘油酯按比例混合，升溫至80℃，攪拌使之混合均勻；將21.3份80℃的水緩慢加入上訴混合物，然後通過高速剪切設備進一步乳化，冷卻至室溫，加入0.5份聚丙烯酸酯增稠劑，攪拌均勻即可得到乳液m；

（4）將製備好的k、l、m乳液與3份十二烷基苯磺酸鈉在常溫下混合均勻；即得乳液粘度為400mpa.s的乳液。

對比例1

將15份c16~22脂肪醇、6份微晶石蠟、8份菜籽油、0.1份十二烷基苯磺酸鈉、1份月桂醇聚氧乙烯（40）醚加熱至90℃，攪拌混合均勻，緩慢加入67.9份80℃熱水，通過高速剪切設備，冷卻至室溫，加入2份聚丙烯酸酯增稠劑，即可得到粘度為771mpa.s的乳液。

對比例2

將15份c18醇、8份微晶石蠟、4份蓖麻油、2份菜籽油、3份十二烷基硫酸鈉、1份月桂醇聚氧乙烯（20）醚、1份硬脂醇聚氧乙烯（20）醚加熱至90℃，攪拌混合均勻，緩慢加入65份90℃熱水，通過高速剪切設備，冷卻至室溫，加入1份聚丙烯酸酯增稠劑，即可得到粘度為478mpa.s的乳液。

對比例3

將10份c20醇、10份c22醇、5份c24醇、2份液體石蠟、2份大豆油、2份十二烷基二苯醚二磺酸鈉、1份月桂醇聚氧乙烯（20）醚、1份二乙二醇單硬脂酸酯加熱至90℃，攪拌混合均勻，緩慢加入66份90℃熱水，通過高速剪切設備，冷卻至室溫，加入1份聚丙烯酸酯增稠劑，即可得到粘度為600mpa.s的乳液。

對比例4

將10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蠟、2份液體石蠟、5份花生油、2份十二烷基硫酸鈉、2份月桂醇聚氧乙烯（20）醚、0.5份單硬脂酸甘油酯、1份季戊四醇硬脂酸甘油酯、加熱至90℃，攪拌混合均勻，緩慢加入63.5份90℃熱水，通過高速剪切設備，冷卻至室溫，加入2份聚丙烯酸酯增稠劑，即可得到粘度為580mpa.s的乳液。

對比例5

將10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蠟、2份液體石蠟、5份花生油、1份硬脂醇聚氧乙烯（30）醚、1份月桂醇聚氧乙烯（20）醚、1份司盤60、0.5份吐溫60加熱至90℃，攪拌混合均勻，緩慢加入65.5份90℃熱水，通過高速剪切設備，冷卻至室溫，加入2份聚丙烯酸酯增稠劑，即可得到粘度為445mpa.s的乳液。

對比例6（按照專利cn102600647b方法製備）

將10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蠟、2份液體石蠟、5份花生油、1份十二烷基硫酸鈉、2份月桂醇聚氧乙烯（40）醚、0.5份單硬脂酸甘油酯、加熱至90℃，攪拌混合均勻，緩慢加入65.5份90℃熱水，通過高速剪切設備得到的乳液，加入1份十二烷基硫酸鈉，冷卻至室溫，加入1份聚丙烯酸酯增稠劑，即可得到粘度為415mpa.s的乳液。

對比例7（按照專利cn103628353a方法製備）

將10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蠟、2份液體石蠟、5份花生油、2份月桂醇聚氧乙烯（40）醚、0.5份單硬脂酸甘油酯、1份分子量為5000的聚丙烯酸鈉混合加熱至90℃，利用高速分散機以4000r/min的轉速分散0.3h，加入32份90℃熱水，加水時間為0.5h小時，加入2份分子量為500,000的聚丙烯酸增稠劑，繼續加入33.5份90℃熱水，加水時間為0.5h，冷卻至室溫，即可得到粘度為485mpa.s的乳液。

性能測試

1、乳液穩定性測試

將上述實施例以及對比例製備出的乳液，分別放置在5℃、25℃、40℃下進行6個月粘度跟蹤測試。粘度具體測試方法採用ndj-8型數顯粘度儀，2#轉子，6rpm條件下進行測試。具體情況見下表（粘度單位mpa.s，「—」表示乳液成膏體，無法流動）：

從粘度跟蹤測試數據可以看出，本發明製備的消泡劑乳液在5℃、25℃、40℃條件下儲存6個月，粘度變化幅度較小，顯示了良好的儲存穩定性。而對比例1-5製備的脂肪醇乳液粘度在6個月時均有不同程度的增加。

對比例6和對比例7分別根據專利cn102600647b和cn103628353a中的方法製備乳液，跟蹤數據顯示對比例6-7製備的乳液粘度變化幅度也較小。

、消抑泡性能測試方法：

消泡劑的性能採用循環鼓泡的方法測定，向循環鼓泡裝置中加入600ml白水加熱至所需溫度，開啟流量泵，在8/lmin的流量下，循環至泡沫體積300ml，加入6ul消泡劑，記錄泡沫體積隨時間變化，相同時間內，體積越小，消抑泡性能越好；泡沫重新達到300ml處的時間越長，則抑泡性能越好。

本發明製備的脂肪醇乳液在30℃、55℃下均表現出良好的消抑泡性能，與穩定性較好的對比例6、對比例7相比同樣表現出良好的消抑泡性能。