新型耐高溫有機矽乳液消泡劑及其合成方法
2023-07-23 20:53:26 2
專利名稱：新型耐高溫有機矽乳液消泡劑及其合成方法
技術領域：
本發明涉及表面活性劑及其有機合成，更具體的講涉及一種耐高溫有機矽乳液消泡劑及其合成方法。
背景技術：
目前，國內外生產的消泡劑主要有聚醚類和有機矽類。由於聚醚類有殘留的氧化烯烴類單體和生產過程中產生的殘留醛類，所以對菌種有一定的毒副作用，因而正在逐漸被有機矽類代替。有機矽類消泡劑主要選用二甲基矽油，由於二甲基矽油在其結構上的獨特性，使它有較低的表面張力，因而可作為良好的消泡劑。該消泡劑雖然在常溫下有較顯著的消泡能力，但在加熱時破乳，使油水分離，減低了其抑泡與消泡性能，甚至無法使用，尤其不宜在製藥、食品、釀造需要高溫消毒的行業中使用。另外，由於在水中分散性差，故在水相中用作消泡劑時一般配製成水包油乳液。
發明內容
本發明的目的之一是提供在加熱時不破乳，保持油水不分離的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑；目的之二是提供該消泡劑的合成方法。
本發明的目的之一可通過如下技術措施來實現該新型耐高溫有機矽乳液消泡劑是由粘度為0.5～2pa·s的改性矽氧烷∶至少含一種有機酸或一種醇或一種胺的氧化烯烴的聚合物及甘油脂肪酸酯的混合乳化劑＝1∶0.2～1.3重量份配比的原料復配、加水乳化而成的液體乳劑。
本發明的目的之一還可通過如下技術措施來實現所述的混合乳化劑是含脂肪酸聚氧乙烯酯或其聚氧丙烯聚氧乙烯酯∶脂肪醇聚氧乙烯醚或其聚氧丙烯聚氧乙烯醚∶異構十三醇無規聚醚∶甘油脂肪酸酯＝1∶0.1-1.5∶0.1-1.5∶0.1-1.5重量份配比的混合物；所述的脂肪酸聚氧乙烯酯中脂肪酸為C10～C18酸、聚氧乙烯鏈段-(-O-C2H4-)n-或其聚氧丙烯氧乙烯鏈段-(O-C3H6-O-C2H4-)n-中的n為5～20；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇為C8～C18醇、聚氧乙烯鏈段-(-O-CH2-CH2-)n-或其聚氧丙烯聚氧乙烯鏈段-(O-C3H6-O-C2H4-)n-中的n為5～20；所述的異構十三醇無規聚醚中的無規聚醚是指由氧化乙烯、氧化丙烯的無規聚合物，醇與氧化烯烴的摩爾比為5～25；所述的甘油脂肪酸酯中的脂肪酸為油酸、月桂酸和硬脂酸，分別為甘油的單酯、雙酯和三酯；所述的改性矽氧烷中矽氧烷可以是二甲基矽氧烷或甲基乙基矽氧烷，其鏈節數在10-200之間；改性矽氧烷中所含甲基氧乙烯矽氧鏈節數或氧乙烯矽氧烷鏈節數或二者之和在5-30之間。
本發明的目的之二可通過如下技術措施來實現該有機矽乳液消泡劑的合成方法為a、改性矽氧烷的合成常規方法以八甲基環四矽氧烷、強鹼、無水乙醇、鹽酸、氧化丙烯、氧化乙烯為原料合成粘度為0.5～2pa·s的改性矽氧烷；b、混合乳化劑的製備將各種乳化劑脂肪酸聚氧乙烯酯或其聚氧丙烯聚氧乙烯酯∶脂肪醇聚氧乙烯醚或其聚氧丙烯聚氧乙烯醚∶異構十三醇無規聚醚∶甘油脂肪酸酯＝1∶0.1-1.5∶0.1-1.5∶0.1-1.5重量份配比投入帶攪拌的混合釜中，加熱熔融，攪拌混勻，保溫備用。
c、消泡劑的製備將a、b工序製備的改性矽氧烷∶混合乳化劑＝1∶0.2～1.3重量份配比加入到反應釜中，加熱至40～80℃，再分批加入40～80℃的水，混合後加入聚乙烯醇或甲基纖維素類增稠穩定劑，過均質機，乳化得固含量為10-60％、H2O為90-40％的消泡劑。
本發明的目的之二還可通過如下技術措施來實現所述的強鹼是甲醇鈉、乙醇鈉、KOH和NaOH。
本發明一方面在混合乳化劑中加入高浸水浸油平衡值(HLB值)的組分，提高其耐溫性能；另一方面再配以相應的穏定劑，使有機矽乳液在常溫條件下穏定，經過高溫(130℃)後，仍保持良好的抑泡和消泡性能。
本發明的有機矽乳液消泡劑穩定性好，在130℃加熱半小時不破乳，保持油水不分離，放置冷卻至室溫，仍保持良好的穩定性和抑泡、消泡性能。因此，特別適宜於醫藥、食品、釀造等行業(因這些行業的生產過程中在加入消泡劑前均需對其進行高溫消毒)。也適宜於化工、造紙等行業。
具體實施例方式
實施例1a、改性矽氧烷的合成常規方法以八甲基環四矽氧烷、氫氧化鉀、無水乙醇、鹽酸、氧化丙烯和氧化乙烯為原料合成粘度為0.5pa·s的改性矽氧烷；b、混合乳化劑的合成分別取脂肪酸為C10酸，脂肪醇為C8醇和佔總重量0.1％的催化劑氫氧化鉀置入反應釜中，加熱熔化，抽真空至2700pa後用氮氣掃釜二次、每次充氮氣至0.2Mpa，然後抽真空；再按有機酸∶環氧乙烷＝1∶20mol的配比加入環氧乙烷，攪拌並加熱至70℃，待氧化乙烯反應結束後通氮氣至0.2Mpa悶釜60分鐘，放料，再用草酸中和至PH＝5，加佔反應物總重量的0.1％活性炭，壓濾得乳化劑；再將各種乳化劑按照脂肪酸為C10酸、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-的n為20的脂肪酸聚乙二醇酯∶脂肪醇為C8醇、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-中的n為20的脂肪醇聚氧乙烯醚∶異構十三醇氧化乙烯的無規聚合物∶甘油油酸酯＝1∶0.1∶1.5∶0.1的比例混合均勻得混合乳化劑，備用。
c.消泡劑的製備將a、b工序製備的改性矽氧烷∶混合乳化劑＝1∶0.2重量份配比加入到反應釜中，升溫至60℃，再分三批加入40℃的水，混合後加入聚乙烯醇增稠穩定劑，過均質機，乳化得固含量為10％、H2O為90％的消泡劑。
實施例2a、改性矽氧烷的合成常規方法以八甲基環四矽氧烷、氫氧化鉀、無水乙醇、鹽酸、氧化烯烴為原料合成粘度為2pa·s的改性矽氧烷；b、混合乳化劑的合成分別取脂肪酸為C18酸，脂肪醇為C12醇和佔總重量1.0％的催化劑氫氧化鈉置入反應釜中，加熱熔化，抽真空至2800pa後用氮氣掃釜四次、每次充氮氣至0.5Mpa，然後抽真空；再按醇∶環氧乙烷＝1∶5mol的配比加入環氧乙烷，攪拌並加熱至100℃，待環氧乙烷反應結束後通氮氣至0.5Mpa悶釜10分鐘，放料，再用草酸中和至PH＝6，加佔反應物總重量的1.0％活性白土，壓濾得乳化劑；再將各種乳化劑按照脂肪酸為C18酸、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-的n為5的脂肪酸聚乙二醇酯∶脂肪醇為C12醇、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-中的n為10的脂肪醇聚氧乙烯醚∶異構十三醇氧化丙烯的無規聚合物∶甘油月桂酸酯＝1∶1.5∶0.1∶1.5的比例混合均勻得混合乳化劑，備用。
c.消泡劑的製備將a、b工序製備的改性矽氧烷∶混合乳化劑＝1∶1.3重量份配比加入到反應釜中，升溫至40℃，再分四批加入60℃的水，混合後加入甲基纖維素增稠穩定劑，過均質機，乳化得固含量為60％、H2O為40％的消泡劑。
實施例3a、改性矽氧烷的合成常規方法以八甲基環四矽氧烷、氫氧化鉀、無水乙醇、鹽酸、氧化烯烴為原料合成粘度為1.0pa·s的改性矽氧烷；b、混合乳化劑的合成分別取脂肪酸為C15酸，脂肪醇為C12醇和佔總重量0.5％的催化劑氫氧化鉀置入反應釜中，加熱熔化，抽真空至2700pa後用氮氣掃釜三次、每次充氮氣至0.2Mpa，然後抽真空；再按有機酸∶環氧乙烷＝1∶10mol的配比加入環氧乙烷，攪拌並加熱至90℃，待環氧乙烷反應結束後通氮氣至0.2Mpa悶釜30分鐘，放料，再用草酸中和至PH＝5，加佔反應物總重量的0.5％活性炭，壓濾得乳化劑；再將各種乳化劑按照脂肪酸為C15酸、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-的n為12的脂肪酸聚乙二醇酯∶脂肪醇為C12醇、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-中的n為13的脂肪醇聚氧乙烯醚∶異構十三醇氧化乙烯的無規聚合物∶甘油硬脂酸酯＝1∶1∶1∶1的比例混合均勻得混合乳化劑，備用。
c.消泡劑的製備將a、b工序製備的改性矽氧烷∶混合乳化劑＝1∶1重量份配比加入到反應釜中，升溫至50℃，再分二批加入40℃的水，混合後加入聚乙烯醇增稠穩定劑，過均質機，乳化得固含量為30％、H2O為70％的消泡劑。
實施例4a、改性矽氧烷的合成常規方法以八甲基環四矽氧烷、氫氧化鉀、無水乙醇、鹽酸、氧化烯烴為原料合成粘度為0.8pa·s的改性矽氧烷；b、混合乳化劑的合成分別取脂肪酸為C10酸，脂肪醇為C8醇和佔總重量01.0％的催化劑氫氧化鈉置入反應釜中，加熱熔化，抽真空至2800pa後用氮氣掃釜三次、每次充氮氣至0.3Mpa，然後抽真空；再按有機酸∶環氧乙烷＝1∶15mol的配比加入環氧乙烷，攪拌並加熱至20℃，待環氧乙烷反應結束後通氮氣至0.2Mpa悶釜20分鐘，放料，再用草酸中和至PH＝5.5，加佔反應物總重量的0.8％活性炭，壓濾得乳化劑；再將各種乳化劑按照脂肪酸為C10酸、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-的n為20的脂肪酸聚乙二醇酯∶脂肪醇為C8醇、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-中的n為20的脂肪醇聚氧乙烯醚∶異構十三醇氧化丙烯的無規聚合物∶甘油月桂酸酯＝1∶1.5∶0.1∶1.5的比例混合均勻得混合乳化劑，備用。
c.消泡劑的製備將a、b工序製備的改性矽氧烷∶混合乳化劑＝1∶2重量份配比加入到反應釜中，升溫至40℃，再分三批加入60℃的水，混合後加入甲基纖維素增稠穩定劑，過均質機，乳化得固含量為60％、H2O為40％的消泡劑。
實施例5
a、改性矽氧烷的合成常規方法以八甲基環四矽氧烷、氫氧化鉀、無水乙醇、鹽酸、氧化烯烴為原料合成粘度為1.2pa·s的改性矽氧烷；b、混合乳化劑的合成分別取脂肪酸為C18酸，脂肪醇為C18醇、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-中的n為5的脂肪醇聚氧乙烯醚和佔總重量0.5％的催化劑氫氧化鉀置入反應釜中，加熱熔化，抽真空至2500pa後用氮氣掃釜三次、每次充氮氣至0.4Mpa，然後抽真空；再按胺∶環氧乙烷＝1∶10mol的配比加入環氧乙烷，攪拌並加熱至90℃，待環氧乙烷反應結束後通氮氣至0.3Mpa悶釜40分鐘，放料，再用草酸中和至PH＝6，加佔反應物總重量的0.8％活性白土，壓濾得乳化劑；再將各種乳化劑按照脂肪酸為C18酸、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-的n為5的脂肪酸聚乙二醇酯∶脂肪醇為C18醇、聚乙二醇-(-O-CH2-CH2-)n-中的n為5的脂肪醇聚氧乙烯醚∶異構十三醇氧化乙烯的無規聚合物∶甘油油酸酯＝1∶0.7∶1.0∶0.2的比例混合均勻得混合乳化劑，備用。
c.消泡劑的製備將a、b工序製備的改性矽氧烷∶混合乳化劑＝1∶1.0重量份配比加入到反應釜中，升溫至50℃，再分三批加入40℃的水，混合後加入聚乙烯醇增稠穩定劑，過均質機，乳化得固含量為30％、H2O為90％的消泡劑。
權利要求
1.新型耐高溫有機矽乳液消泡劑，其特徵在於它是由粘度為0.5～2pa·s的改性矽氧烷至少含一種有機酸或一種醇或一種胺的氧化烯烴的聚合物及甘油脂肪酸酯的混合乳化劑＝1∶0.2～1.3重量份配比的原料復配、加水乳化而成的液體乳劑。
2.根據權利要求1所述的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑，其特徵在於所述的混合乳化劑是含脂肪酸聚氧乙烯酯或其聚氧丙烯聚氧乙烯酯∶脂肪醇聚氧乙烯醚或其聚氧丙烯聚氧乙烯醚∶異構十三醇無規聚醚∶甘油脂肪酸酯＝1∶0.1-1.5∶0.1-1.5∶0.1-1.5重量份配比的混合物。
3.根據權利要求2所述的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑，其特徵在於所述的脂肪酸聚氧乙烯酯中脂肪酸為C10～C18酸、聚氧乙烯鏈段-(-O-C2H4-)n-或其聚氧丙烯氧乙烯鏈段-(O-C3H6-O-C2H4-)n-中的n為5～20。
4.根據權利要求2所述的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑，其特徵在於所述的脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇為C8～C18醇、聚氧乙烯鏈段-(-O-CH2-CH2-)n-或其聚氧丙烯聚氧乙烯鏈段-(O-C3H6-O-C2H4-)n-中的n為5～20。
5.根據權利要求2所述的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑，其特徵在於所述的異構十三醇無規聚醚中的無規聚醚是指由氧化乙烯、氧化丙烯的無規聚合物，醇與氧化烯烴的摩爾比為5～25。
6.根據權利要求2所述的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑，其特徵在於所述的甘油脂肪酸酯中的脂肪酸為油酸、月桂酸和硬脂酸，分別為甘油的單酯、雙酯和三酯。
7.根據權利要求1所述的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑，其特徵在於所述的改性矽氧烷中矽氧烷可以是二甲基矽氧烷或甲基乙基矽氧烷，其鏈節數在10-200之間；改性矽氧烷中所含甲基氧乙烯矽氧鏈節數或氧乙烯矽氧烷鏈節數或二者之和在5-30之間。
8.權利要求1的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑的合成方法，其特徵在於a、改性矽氧烷的合成常規方法以八甲基環四矽氧烷、強鹼、無水乙醇、鹽酸、氧化丙烯、氧化乙烯為原料合成粘度為0.5～2pa·s的改性矽氧烷；b、混合乳化劑的製備將各種乳化劑脂肪酸聚氧乙烯酯或其聚氧丙烯聚氧乙烯酯∶脂肪醇聚氧乙烯醚或其聚氧丙烯聚氧乙烯醚∶異構十三醇無規聚醚∶甘油脂肪酸酯＝1∶0.1-1.5∶0.1-1.5∶0.1-1.5重量份配比投入帶攪拌的混合釜中，加熱熔融，攪拌混勻，保溫備用。c、消泡劑的製備將a、b工序製備的改性矽氧烷∶混合乳化劑＝1∶0.2～1.3重量份配比加入到反應釜中，加熱至40～80℃，再分批加入40～80℃的水，混合後加入聚乙烯醇或甲基纖維素類增稠穩定劑，過均質機，乳化得固含量為10-60％、H2O為90-40％的消泡劑。
9.根據權利要求8所述的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑的合成方法，其特徵在於所述的強鹼是甲醇鈉、乙醇鈉、KOH和NaOH。
全文摘要
本發明提供一種價廉的新型耐高溫有機矽乳液消泡劑及其合成方法，所述耐高溫有機矽乳液消泡劑是由粘度為0.5～2pa·s的改性矽氧烷至少含一種有機酸或一種醇或一種胺的混合乳化劑＝1∶0.2～1.3重量份配比的原料復配、加水乳化而成的液體劑。本發明的有機矽乳液消泡劑在130℃加熱半小時，冷至室溫仍保持良好的穩定性和抑泡、消泡性能。因此，特別適宜於醫藥、食品、釀造等行業，也適宜於化工、造紙等行業。
文檔編號B01D19/02GK1692969SQ20051004356
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月20日 優先權日2005年5月20日
發明者劉文閣, 邱新建, 孫惠章 申請人:山東師範大學