CN102489049B

CN102489049B - 一种矿物油型消泡剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102489049B
Application number: CN 201110439691
Authority: CN
Inventors: 池跃芹; 吴飞; 曹添; 于正浪; 孟飞; 黄伟
Original assignee: Sixin Science & Technology Applied Inst Co Ltd Nanjing City
Current assignee: JIANGSU SIXIN SCIENTIFIC-TECHNOLOGICAL APPLICATION RESEARCH INSTITUTE CO., LTD.
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: CN102489049A

Abstract

本发明提供了一种矿物油型消泡剂及其制备方法，其特征在于通过改变物料在矿物油体系中的加入方法来提供一种粘度较小和缩孔出现较少的消泡剂。实现方法：首先将载体分为矿物油和溶剂两个部分；然后取矿物油于烧瓶中，加入白炭黑高速分散至体系基本均匀后通过分散度实验，确定在该体系中无5μm以上的颗粒，升温至40～90℃并保温得到混合物A；再取溶剂于烧瓶中，加入脂肪酸金属皂，搅拌均匀后，得到混合物B；最后将混合物B加入到混合物A中，搅拌均匀，其它消泡助剂可在上述混合物A或混合物B制备过程中加入；最后加入乳化剂。最终得到的混合物即为所制备的矿物油类消泡剂。

Description

一种矿物油型消泡剂及其制备方法

技术领域

本专利主要涉及到一种消泡剂的制备工艺，通过改变物料的加入方法来控制产品的粘度和减少缩孔的发生。消泡剂属于精细化学品添加剂，因此，本发明隶属于精细化工技术领域。

背景技术

作为已知的消泡剂，有硅类消泡剂、高级脂肪醇消泡剂、聚醚及聚醚改性硅类消泡剂、矿物油类消泡剂。

矿物油类消泡剂有：CN200510088437.6介绍的是以三种不同结构的烃为载体、脂肪酸铝和白炭黑为主要消泡物质的很少有涂层缺陷的涂料消泡剂，CN201010584403.7介绍的是同时含有脂肪酸铝和脂肪酸酰胺的消泡剂的加工方法，CN201010550336.7、CN 200910232532.7、CN201010549369介绍的都是含有白炭黑的消泡剂，以上消泡剂是以脂肪酸金属皂为消泡物质，得到的产品会由于粘度太大而凝胶化，且由于含有白炭黑，会导致消泡剂涂层差，存在缺陷。

以往的含有金属皂的消泡剂在加工时加工温度较高，得到的产品很容易粘度太大而凝胶化，严重影响产品的使用；且含有白炭黑的矿物油消泡剂大多是简单的搅拌升温混合加工工艺，在用于低粘度的涂料时，存在涂膜上出现很多缩孔的问题。

本专利发明人经过大量的研究，发现将金属皂类物质用溶剂混匀后，加入到温度在40～90℃的预混合好的矿物油/白炭黑体系中搅匀，这样减少脂肪酸金属皂/烃体系的凝胶化，其原理是脂肪酸铝为包含O→Al配位键的八面体型结构，如果高于90℃的加工方法易出现铝皂的烃凝胶化，如果加入具有配位倾向的化合物，如胺、醇、酚和水等，则使O→Al键断裂，加快凝胶网络的破坏，而这种破坏是不可逆的，使得消泡剂粘度会非常小而极易分层。且白炭黑和矿物油预分散后用于产品中极大的减少了缩孔的出现。本发明制备的消泡剂在造纸黑液、涂料、涂布、污水处理、胶乳、清洗过程中都有较好的消抑泡效果。

发明内容

本发明通过改变生产工艺中物料加入方法来控制产品的粘度变化，使产品性能更优良，并且保持消泡剂优良的消抑泡性能和涂层性能。

技术方案：

本发明提供一种矿物油消泡剂的制备方法，其特征在于改变了不同消泡物质在矿物油中熔化和混合的方法，减少了高温下脂肪酸金属皂/烃体系的凝胶化。且白炭黑预分散极大的减少了缩孔的出现，从而提高产品的性能。

本发明所述的矿物油消泡剂由以下组份组成：

(1)矿物油

矿物油用作载体，由碳原子和氢原子组成的化合物。通过对原油中的250～415℃的馏分进行氢化而得到的物质，包括煤油、柴油、机油、白油、液蜡、烷基苯、环烷油。这些矿物油室温下为液体，用量为消泡剂总质量的60～85％，这些载体单独使用或混合使用。

(2)溶剂

溶剂可以用如下通式表示：

H(CH₂)_n(CO)_pO{H(CH₂)_cCHCH₂O}_mH

c为0或1，n为0～12的整数，m为1～5的整数，p为0或1。包括1～10个碳原子的脂肪醇、脂肪酸酯、醇醚，这些物质单独使用或混合使用，用量为消泡剂总质量的3～12％。

(3)主要消泡物质

主要消泡物质包括脂肪酸金属皂、白炭黑、氧化铝、氧化镁、氧化锌。优选脂肪酸金属皂和白炭黑。

脂肪酸金属皂

包括脂肪酸的镁盐、铝盐、钙盐、锌盐中的一种或多种。优选脂肪酸铝，可以是单脂肪酸铝、双脂肪酸铝中的一种或两种按任意比例混合。

单脂肪酸铝包括丁酸铝、辛酸铝、十四烷酸铝、十五烷酸铝、十六烷酸铝、十七烷酸铝、十八烷酸铝、十九烷酸铝、二十烷酸铝、二十二烷酸铝、三十烷酸铝、十四碳烯酸铝、二十二碳烯酸铝、亚麻酸铝。优选辛酸铝、十六烷酸铝、十八烷酸铝、二十二烷酸铝。

双脂肪酸铝包括二丁酸铝、二辛酸铝、二(十四烷酸)铝、二(十五烷酸)铝、二(十六烷酸)铝、二(十七烷酸)铝、二(十八烷酸)铝、二(十九烷酸)铝、二(二十烷酸)铝、二(二十二烷酸)铝、二(三十烷酸)铝、二(十六碳烯酸)铝、二(十八碳烯酸)铝以及二亚油酸铝。优选二辛酸铝、二(十六烷酸)铝、二(十八烷酸)铝、二(二十二烷酸)铝。

单脂肪酸铝和双脂肪酸铝的脂肪酸碳原子数为4～30，优选为8～24，特别优选为14～22。当碳原子数在该范围时可进一步改善消泡性能。用量为消泡剂总质量的3～12％。

白炭黑

二氧化硅俗称白炭黑，按照合成方法分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，本发明优选气相法疏水白炭黑。其比表面积为20～500m²/g，优选90～300m²/g。用量为消泡剂总质量的0.5～5％。

(4)消泡助剂

主要包括脂肪酸、脂肪醇、熔点在35～80℃的蜡及改性蜡，这些物质单独使用或混合使用，用量为消泡剂总质量的0.1～5％。

(5)乳化剂

乳化剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂。优选非离子表面活性剂，非离子表面活性剂主要包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪胺化合物、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-20)、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温-40)、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(吐温-60)、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯(吐温-85)、失水山梨醇单月桂酸酯(斯潘-20)、失水山梨醇单棕榈酸酯(斯潘-40)、失水山梨醇单硬脂酸酯(斯潘-60)、失水山梨醇单油酸酯(斯潘-80)、优选亲水亲油平衡值(HLB)8～10，这些乳化剂单独使用或混合使用。乳化剂用量为消泡剂用量的6～15％。

在上述物质基础上，制备矿物油消泡剂，其实现步骤如下：

①首先将矿物油加入到烧瓶中，然后向其中加入白炭黑和/或消泡助剂，以3000rpm的转速高速分散0.5h，然后通过分散度实验(ISO1524：1983，以下相同)，确定在该体系中无5μm以上的颗粒。并将上述体系加热升温至40～90℃并保温得到混合物A。

②将溶剂加入到烧瓶中，然后向其中加入脂肪酸金属皂和/或消泡助剂搅拌均匀得到混合物B。

③将混合物B加入到搅拌并保温的混合物A中，继续保温搅拌至无明显颗粒后加入乳化剂；得到的混合物即为所制备的矿物油类消泡剂。

本发明利用溶剂将脂肪酸金属皂常温下分散均匀后加入到预分散的矿物油白炭黑体系中在40～90℃保温，避免脂肪酸金属皂/烃体系在高温下的凝胶化倾向，且白炭黑预分散使产品有很好的涂层性能，解决了以往传统的加工方法使产品粘度过大而凝胶化的问题，又克服了简单的白炭黑/矿物油体系加工工艺的涂层缺陷。

具体实施方式

实施例1

将60g的(15#)白油，5g比表面积为200m²/g的白炭黑加入反应瓶中以3000rpm的转速高速分散0.5h后通过分散度实验，确定在该体系中无5μm以上的颗粒后加入0.5g硬脂酸、1g聚乙烯蜡升温至70℃保温得到混合物A，将10g乙醇、10g双硬脂酸铝加入反应瓶中搅拌均匀后得到混合物B，将B加入到保温搅拌中的A中，搅拌保温至体系中无明显颗粒后加入13g油酸聚氧乙烯(6)醚混合均匀均质化并脱气即得消泡剂I。

实施例2

将60g的(5#)白油、19.5g的环烷油、5g的烷基苯，0.5g比表面积为450m²/g的白炭黑加入反应瓶以2000rpm的转速高速分散1.0h后通过分散度实验，确定在该体系中无5μm以上的颗粒后加入3g聚酰胺蜡升温至90℃并保温得到混合物A，将3g脂肪酸甲酯、3g二(二十二烷酸)铝加入反应瓶中搅拌均匀后得到混合物B，将B加入到保温搅拌中的A中，搅拌保温至体系中无明显颗粒后降至70℃加入6g十二醇聚氧乙烯(16)醚混合均匀均质化并脱气即得消泡剂II。

实施例3

将72.4g烷基苯，2.5g比表面积为150m²/g的白炭黑加入反应瓶中以1000rpm的转速高速分散1.5h后通过分散度实验，确定在该体系中无5μm以上的颗粒后加入0.1g聚乙烯蜡升温至40℃并保温得到混合物A，将5g二乙二醇丁醚、5g双辛酸铝加入反应瓶中搅拌均匀后得到混合物B，将B加入到保温搅拌中的A中，搅拌保温至体系中无明显颗粒后加入15g壬基酚聚氧乙烯(8)醚搅拌均匀均质化并脱气即得消泡剂III。

对比例1

将60g白油(15#)，5g比表面积为200m²/g的白炭黑、0.5g硬脂酸、1g聚乙烯蜡加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升至140℃，保温0.5h，降温至70℃，得到混合物A，将10g乙醇、10g双硬脂酸铝加入反应瓶中搅拌均匀后得到混合物B，将B加入到保温搅拌中的A中，搅拌保温至体系中无明显颗粒后加入13g油酸聚氧乙烯(6)醚混合均匀均质化并脱气即得消泡剂C-I。

对比例2

将60g的(15#)白油，5g比表面积为200m²/g的白炭黑加入反应瓶中以3000rpm的转速高速分散0.5h后通过分散度实验，确定在该体系中无5μm以上的颗粒后加入0.5g硬脂酸、1g聚乙烯蜡、10g乙醇、10g双硬脂酸铝升温至140℃保温至体系中无明显颗粒后降至70℃以下加入13g油酸聚氧乙烯(6)醚混合均匀均质化并脱气即得消泡剂C-II。

消泡剂的性能测试：

(1)高速分散测试

测试方法：在1000ml的杯中加入配好的涂料200ml，然后加入0.3％的消泡剂，采用实验室高速分散机，以1000rpm的转速高速分散10min，停止后立即倒入1000ml的量筒中，记录液体的重量和体积，计算比重，比重数值大者说明含气量较小，表明消泡剂抑泡性能好。测试结果如下：

表1消泡剂的抑泡性能对比

消泡剂	消泡剂I	消泡剂II	消泡剂III	消泡剂C-I	消泡剂C-II
						密度	1.2995	1.2827	1.3171	1.2593	1.2760

通过上述实验，可以看出本专利发明的消泡剂具有优良的消抑泡性能。

(2)涂刷测试

将上述经高速分散后的涂料放置15min，取出少许静置液滴于干净的玻璃板上，并用湿膜制备器将乳液匀速刮平，观察乳液在玻璃板上呈现的状态(缩孔情况)。测试结果如下：

表2消泡剂的涂层效果对比

通过上述实验，可以看出本专利发明的消泡剂涂层缩孔明显比未经预分散的矿物油/白炭黑体系缩孔少。

(3)稳定性测试

测试方法：将消泡剂在40℃下放置30天后进行目视观察，测试结果如下：

表3消泡剂的稳定性测试对比

消泡剂	消泡剂I	消泡剂II	消泡剂III	消泡剂C-I	消泡剂C-II
						稳定性	良好	良好	良好	良好	凝胶化

良好：是指没有凝胶化也没有分层。

凝胶化：没有流动性，拉丝，激烈搅拌也不能改变拉丝。

通过上述实验，可以看出本专利发明的消泡剂具有优良的稳定性。

Claims

1.一种矿物油型消泡剂，其特征在于，所述消泡剂有以下组成：

(1)矿物油，包括煤油、柴油、机油、白油、液蜡、烷基苯、环烷油，单独使用或混合使用；这些矿物油室温下为液体，用量为消泡剂总质量的60～85％；

(2)溶剂，结构通式为H(CH₂)_n(CO)_pO{H(CH₂)_cCHCH₂O}_mH，式中c为0或1，n为0～12的整数，m为1～5的整数，p为0或1；包括1～10个碳原子的脂肪醇、脂肪酸酯、醇醚，这些物质单独使用或混合使用，用量为消泡剂总质量的3～12％；

(3)主要消泡物质，为脂肪酸金属皂和气相法疏水白炭黑；脂肪酸金属皂的用量为消泡剂总质量的3～12％，气相法疏水白炭黑的比表面积为20～500m²/g，用量为消泡剂总质量的0.5～5％；

(4)消泡助剂，包括脂肪酸、脂肪醇、熔点在35～80℃的蜡，这些物质单独使用或混合使用，用量为消泡剂总质量的0.1～5％；

(5)乳化剂，为非离子表面活性剂，用量为消泡剂总质量的6～15％；

所述消泡剂通过以下方法制备：

①首先将矿物油加入到烧瓶中，然后向其中加入白炭黑和消泡助剂，以3000rpm的转速高速分散0.5h，然后通过分散度实验，确定在该体系中无5um以上的颗粒，并将上述体系加热升温至40～90℃并保温得到混合物A；

②将溶剂加入到烧瓶中，然后向其中加入脂肪酸金属皂，搅拌均匀得到混合物B；

③将混合物B加入到搅拌并保温的混合物A中，继续保温搅拌至无明显颗粒后加入乳化剂，得到的混合物即为所制备的矿物油类消泡剂。

2.根据权利要求1所述的一种矿物油型消泡剂，其特征在于，其中(3)所述脂肪酸金属皂包括脂肪酸的镁盐、铝盐、钙盐、锌盐中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种矿物油型消泡剂，其特征在于，其中脂肪酸金属皂优选为脂肪酸铝，为单脂肪酸铝、双脂肪酸铝中的一种或两种按任意比例混合，单脂肪酸铝和双脂肪酸铝的脂肪酸碳原子数为4～30。