一種淺色礦物油消泡劑及其製備方法與流程
2023-04-23 14:17:31
本發明涉及消泡劑技術領域。更具體地，涉及一種淺色礦物油消泡劑及其製備方法。
背景技術：
在許多生產過程中，泡沫會給生產帶來許多麻煩，消滅有害的泡沫可以利用靜置、減壓(抽真空)、加溫或加壓等辦法。但是當需要在短時間內，迅速而有效地消除泡沫時，就需要藉助於添加消泡劑。目前消泡劑廣泛應用於造紙、塗料、紡織、食品、製藥及石油化工工業中，用量也在不斷地增加，選擇合適的消泡劑越來越受到各領域的重視。
水性塗料以水代替有機溶劑、以合成樹脂代替植物油，不僅提高了塗料的性能、解決了塗料施工中溶劑揮髮帶來的危害，而且安全、衛生、價廉、環保，因此水性塗料生產技術得到了空前的重視與發展。由於在配方中不可避免地採用了各種添加劑(大多是表面活性劑)，水性塗料的泡沫問題極其顯著,因此必須添加消泡劑。
水性塗料中用的消泡劑有礦物油類和有機矽類的，但是礦物油類的居多。
分辨一種消泡劑的好壞首先從塗料最終的表觀狀態，內部泡和油縮情況來考察。開罐效果越好，內部泡越少，油縮控制的越好，消泡劑的性能就越好。
另外，還需從消泡劑的外觀，狀態，分層情況考察。目前市場上暢銷的礦物油類消泡劑普遍呈現出帶黃色的，甚至顏色更深的黃褐色的。消泡劑顏色太黃會影響白色塗料的白度，添加在乳液中會影響乳液的顏色，顯然在使用時選擇顏色越淺的礦物油消泡劑更好。
因此，本發明提供了一種淺色礦物油消泡劑及其製備方法，主要通過選擇不含不飽和烴類的載體，同時控制反應溫度來改善消泡劑的顏色、穩定性和消泡效果，從而提高了產品的品質。
技術實現要素：
本發明的一個目的在於提供一種淺色礦物油消泡劑。
本發明的另一個目的在於提供一種淺色礦物油消泡劑的製備方法。為了克服目前市場上礦物油消泡劑顏色深的缺點，本發明提供一種改善礦物油類消泡劑色澤的方法，該方法通過選擇不含不飽和烴類的載體，同時控制反應溫度來改善消泡劑的顏色，從色澤上提高了產品的品質，並且提高消泡劑的消泡性能，增強消泡劑的穩定性。
為達到上述第一個目的，本發明採用下述技術方案：
一種淺色礦物油消泡劑，包含載體、主要消泡物質、消泡助劑和乳化劑，所述載體為不含非飽和烴類的礦物油；所述消泡劑組分的質量百分比為：載體70-90％，主要消泡物質1-15％，消泡助劑0-10％，乳化劑2-6％。
優選地，所述消泡劑的組分質量百分比為：載體75-90％，主要消泡物質2-15％，消泡助劑0-9％，乳化劑2.5-6％，採用該組分配比得到的消泡劑消泡效果更優。
優選地，所述礦物油選自白油、液蠟、煤油、柴油中的一種或多種。本發明選擇不含不飽和烴類的礦物油來改善消泡劑的顏色。
優選地，所述礦物油為白油。本發明經過大量的實驗證明，不含非飽和烴類的白油製備得到的消泡劑色澤最淺、性價比最高、消泡效果最明顯。
優選地，所述主要消泡物質包括無機粒子、脂肪酸金屬皂、脂肪酸醯胺和有機矽樹脂；
優選地，所述無機粒子選自疏水二氧化矽、親水二氧化矽、氧化鋁或氧化鎂中的一種或多種；優選地，所述無機粒子為比表面積為25-275m2/g的疏水二氧化矽；
優選地，所述脂肪酸金屬皂選自脂肪酸的鎂鹽、鈣鹽、鋅鹽、鋁鹽中的一種或多種；優選地，所述脂肪酸鋁鹽選自單脂肪酸鋁、雙脂肪酸鋁中的一種或多種；所述單脂肪酸鋁與雙脂肪酸鋁的脂肪酸碳原子數為4-30，優選地原子數為7-23，特別優選地原子數為13-21。當碳原子在該範圍時可進一步提高消抑泡性能；
優選地，所述脂肪酸醯胺是由碳原子數為6-26的脂肪酸和含氨基物質在催化劑作用下反應生成的醯胺；優選地，所述碳原子數為6-26的脂肪酸選自飽和的和不飽和的月桂樹、棕櫚酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、油酸中的一種或多種；優選地，所述含氨基物質為H2N(CH2)2NH2；
優選地，所述脂肪酸醯胺為由硬脂酸和乙二胺形成的乙撐雙硬脂酸胺，其細度為350-800目。
優選地，所述主要消泡物質選自疏水二氧化矽、單硬脂酸鋁、雙硬脂酸鋁、乙撐雙硬脂酸醯胺(EBS)、油酸鈣、油酸鉀、聚醚改性矽油、二甲基矽油中的一種或多種。所述主要消泡物質從消泡原理來說，一方面選用無機粒子，起到刺泡物質，另一方面選用能降低體系表面張力的物質，再輔以優化的製備條件性能優異的消泡劑。
優選地，所述消泡助劑選自脂肪醇、脂肪酸、脂肪酸酯、磷酸酯類化合物中的一種或多種；所述消泡助劑可以幫助提高消抑泡性能；
優選地，所述脂肪醇為含碳原子數2-20的脂肪醇，包括一元或多元醇；
優選地，所述脂肪醇為含碳原子數6-10的脂肪醇；
優選地，所述脂肪酸為脂肪酸或環式脂肪酸；
優選地，所述脂肪酸為含碳原子數2-15的脂肪酸；
優選地，所述脂肪酸酯是由一元或多元脂肪醇和長鏈脂肪酸反應生成的脂肪酸酯；
優選地，所述磷酸酯類化合物為陰離子型或非離子型，包括單月桂基磷酸酯、單十二烷基磷酸酯鉀、月桂醇醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯鉀、聚氧乙烯單烷基磷酸酯、聚氧乙烯雙烷基磷酸酯；
優選地，所述磷酸酯類化合物為單月桂基磷酸酯。
優選地，所述消泡助劑選自異辛醇、三乙醇胺、正辛醇、聚醚中的一種或多種，聚醚本身具有良好的消泡、抑泡功能，加入到本發明中能夠提高消泡劑的性能。
優選地，所述乳化劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑；
優選地，所述乳化劑為非離子表面活性劑；
優選地，所述非離子表面活性劑選自油酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪胺化合物、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯(T-20)、聚氧乙烯失水山梨醇單棕櫚酸酯(T-40)、聚氧乙烯失水山梨醇單硬脂酸酯(T-60)、聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯(T-80)、失水山梨醇單月桂酸酯(Span-20)、失水山梨醇單棕櫚酸(Span-40)、失水山梨醇單硬脂酸酯(Span-60)、失水山梨醇單油酸酯(Span-80)中的一種或多種；
更優選地，所述非離子表面活性劑選自失水山梨醇單月桂酸酯(Span-20)、失水山梨醇單棕櫚酸(Span-40)、失水山梨醇單硬脂酸酯(Span-60)、失水山梨醇單油酸酯(Span-80)中的一種或多種，這些表面活性劑作為優選乳化劑，能使消泡劑達到合適的親水親油值，從而保證消泡劑的穩定性和與水的相容性；
優選地，所述乳化劑為兩種混合時，體系的親水親油平衡值為8-10.5，以保證消泡劑與水達成良好的相容性。
為達到上述第二個目的，本發明採用下述技術方案：
一種淺色礦物油消泡劑的製備方法，製備步驟如下：
1)按配比將主要消泡劑物質、消泡助劑和載體的40％～60％一起加入到反應容器中，攪拌均勻；
2)加熱反應容器至100-160℃，並保溫反應，保溫反應1h以上；
3)保溫完畢後，在攪拌條件下加入剩餘的載體，然後將反應體系降溫至55-90℃加入乳化劑，攪拌反應0.5-3h，得到穩定性好色澤淺的混合物即為所製備的礦物油類消泡劑。本發明的製備方法採用原料一體加入，進行一次升溫-保溫-降溫反應的方法，該方法不僅簡單方便，而且得到的產品穩定性和消泡效果更好。
本發明採用的製備方法步驟簡單，方便易行，適於工業化生產；產品用量少，可以降低成本；生產效率高，最終得到的產品性價比高。
本發明的有益效果如下：
1)本發明通過選擇不含不飽和烴類的載體，同時控制反應溫度來改善消泡劑的顏色，從色澤上提高了產品的品質，並且提高消泡劑的消泡性能，增強消泡劑的穩定性。
2)本發明採用原料一體加入，進行一次升溫-保溫-降溫反應的方法，製備方法簡便，易於操作；產品的穩定性好，即使放置較長時間，也不會出現明顯分層；產品用量少，效率高，性價比高。
具體實施方式
為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例對本發明做進一步的說明。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護範圍。
實施例1
一種淺色礦物油消泡劑，包括以下質量百分比的組分：載體86％，主要消泡物質8％，乳化劑6％。製備方法為：
將1份疏水二氧化矽、2份單硬脂酸鋁、1份雙硬脂酸鋁、4份聚醚改性矽油和40份不含不飽和烴類的15#白油一起加入反應燒瓶中，開啟攪拌，緩慢升溫，溫度升到135℃，保溫1.5h，停止加熱，然後在攪拌條件下加入46份不含不飽和烴類的15#白油一起進行降溫，待溫度降至60℃後，加入2份Tween-80乳化劑和4份span-80乳化劑，將反應溫度穩定在60℃下繼續攪拌反應1.5h，反應完畢，將混合物過膠體磨即得淺色礦物油類消泡劑。
實施例2
一種淺色礦物油消泡劑，包括以下質量百分比的組分：載體90％，主要消泡物質4％，乳化劑6％。製備方法為：
將1.5份EBS(細度為800目)、2份單硬脂酸鋁、0.5份雙硬脂酸鋁和40份不含不飽和烴類的液蠟一起加入反應燒瓶中，開啟攪拌，緩慢升溫，溫度升到100℃，保溫1.5h，停止加熱，然後在攪拌條件下加入50份不含不飽和烴類的液蠟一起進行降溫，待溫度降至55℃後，加入2.5份Tween-80乳化劑和3.5份span-80乳化劑，將反應溫度穩定在55℃下繼續攪拌反應0.5h，反應完畢，將混合物過膠體磨即得淺色礦物油類消泡劑。
實施例3
一種淺色礦物油消泡劑，包括以下質量百分比的組分：載體70％，主要消泡物質14％，消泡助劑10％，乳化劑6％。製備方法為：
將8份單硬脂酸鋁、6份雙硬脂酸鋁和40份不含不飽和烴類的煤油一起加入反應燒瓶中，開啟攪拌，緩慢升溫，溫度升到160℃，保溫2h，停止加熱，然後在攪拌條件下加入30份不含不飽和烴類的煤油一起進行降溫，待溫度降至90℃後，加入10份異辛醇、2.5份Tween-60乳化劑和3.5份span-60乳化劑，將反應溫度穩定在90℃下繼續攪拌反應3h，反應完畢，將混合物過膠體磨即得淺色礦物油類消泡劑。
實施例4
一種淺色礦物油消泡劑，包括以下質量百分比的組分：載體86.5％，主要消泡物質2％，消泡助劑9％，乳化劑2.5％。製備方法為：
將1份單硬脂酸鋁、1份雙硬脂酸鋁和40份不含不飽和烴類的15#白油一起加入反應燒瓶中，開啟攪拌，緩慢升溫，溫度升到120℃，保溫1.5h，停止加熱，然後在攪拌條件下加入46.5份不含不飽和烴類的15#白油一起進行降溫，待溫度降至70℃後，加入9份聚醚、1份Span-40乳化劑和1.5份Span-80乳化劑，將反應溫度穩定在70℃下繼續攪拌反應2h，反應完畢，將混合物過膠體磨即得淺色礦物油類消泡劑。
實施例5
一種淺色礦物油消泡劑，包括以下質量百分比的組分：載體79％，主要消泡物質15％，消泡助劑4％，乳化劑2％。製備方法為：
將8份單硬脂酸鋁、7份雙硬脂酸鋁和35份不含不飽和烴類的煤油一起加入反應燒瓶中，開啟攪拌，緩慢升溫，溫度升到110℃，保溫1.5h，停止加熱，然後在攪拌條件下加入44份不含不飽和烴類的煤油一起進行降溫，待溫度降至65℃後，加入4份正辛醇、1份Span-20乳化劑和1份span-60乳化劑，將反應溫度穩定在65℃下繼續攪拌反應3h，反應完畢，將混合物過膠體磨即得淺色礦物油類消泡劑。
實施例6
一種淺色礦物油消泡劑，包括以下質量百分比的組分：載體75％，主要消泡物質10％，消泡助劑9％，乳化劑6％。製備方法為：
將5份單硬脂酸鋁、5份雙硬脂酸鋁和35份不含不飽和烴類的柴油一起加入反應燒瓶中，開啟攪拌，緩慢升溫，溫度升到150℃，保溫2h，停止加熱，然後在攪拌條件下加入40份不含不飽和烴類的柴油一起進行降溫，待溫度降至90℃後，加入9份正辛醇、3份Span-60乳化劑和3份Span-80乳化劑，將反應溫度穩定在90℃下繼續攪拌反應2h，反應完畢，將混合物過膠體磨即得淺色礦物油類消泡劑。
對比例1
一種礦物油消泡劑，製備方法同實施例1：
不同之處在於，將其中不含不飽和烴類的15#白油換成包含不飽和烴類的15#白油，得到礦物油消泡劑。
對比例2
一種礦物油消泡劑，組分含量同實施例1，不同之處在於其製備方法有所不同：
採用先分開獲得混合物，再進行多次升溫-保溫-降溫的反應的方法，將2份單硬脂酸鋁、1份雙硬脂酸鋁和86份包含不飽和烴類的15#白油一起加入反應燒瓶中，開啟攪拌，緩慢升溫，溫度升到135℃，保溫1.5h，停止加熱，再降溫至60℃，獲得白油混合物。
另將1份疏水二氧化矽和4份聚醚改性矽油加入燒瓶中，攪拌升溫至135℃，保溫1.5h，再降溫至60℃與上述白油混合物混合併加入2份Tween-80乳化劑和4份span-80乳化劑，將反應溫度穩定在60℃下繼續攪拌反應1.5h，反應完畢，將混合物過膠體磨即得礦物油類消泡劑。
實施例7
消泡劑的性能測試方法：
1.樣品來源：
將上述實施例1～3製得的礦物油類消泡劑與對比例1、對比例2製得的礦物油類消泡劑和諾普科NXZ進行對比。
2.測試方法：
(1)顏色對比
測試結果見表1：
表1消泡劑的顏色
(2)離心實驗：
測試方法：在3000rpm的轉速下離心15min，觀察分層情況
測試結果見表2：
表2消泡劑的離心測試結果
(3)熱儲存穩定性
測試方法：取30ml樣品於樣品瓶中於55℃下烘24h，觀察分層情況
測試結果見表3：
表3消泡劑的熱儲存穩定性
(4)消泡性能測試
測試方法：配置600g完全不加消泡劑的外牆乳膠漆，分別取100g乳膠漆，加入0.3％的消泡劑，在600rpm攪拌速度下攪拌20min，停止攪拌後用密度杯測塗料密度，密度數值越大說明消泡劑消泡效果越好。
測試結果見表4：
表4消泡劑的消泡效果
通過上述實驗，可以看出本發明採用了不含不飽和烴類的礦物油，不僅能改善礦物油消泡劑的色澤，並且保持消泡劑的消泡性能，提高消泡劑的穩定性。此外多次升溫-保溫-降溫會破壞產品的穩定性，並導致消泡效果下降，而本發明的製備方法採用原料一體加入，進行一次升溫-保溫-降溫反應的方法，該方法不僅簡單方便，而且得到的產品穩定性和消泡效果更好。
結論：本發明採用了不含不飽和烴類的礦物油，並且採用原料一體加入，進行一次升溫-保溫-降溫反應的方法，不僅改進了配方，而且對製備方法進行了改進，上述技術方案相互配合，協同作用，使得得到的產品不僅穩定性好，顏色淺，消泡效果好，而且方法簡單易行，易於工業化。缺少上述任一條件都會導致本發明的產品在改善顏色、消泡效果和穩定性等方面都會有所欠缺，因此只有採用本發明的技術方案，才能得到最佳的效果。
顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定，對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這裡無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。