專利名稱：用于對(duì)液體脫氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)液體進(jìn)行脫氣，尤其用于對(duì)如例如在織物處理或紙漿和紙張生產(chǎn)中獲得的水懸浮液進(jìn)行脫氣的方法。
背景技術(shù)：
在許多液體中，尤其是含水系統(tǒng)，其包含表面活性化合物(根據(jù)需要)或不想要的成分，當(dāng)這些系統(tǒng)或多或少密切接觸氣態(tài)物質(zhì)時(shí)，例如在廢水的噴射中，在液體的強(qiáng)烈攪拌中，以及在蒸餾、洗滌或干燥操作中，可以發(fā)生與夾帶的氣泡有關(guān)的問題。尤其是包 含微細(xì)分布的顆粒的液體，例如纖維，其可以吸引氣泡，傾向于截留空氣。在紙漿生產(chǎn)中，夾帶的空氣會(huì)阻止，例如，快速排水，因而降低質(zhì)量和生產(chǎn)率?？梢越柚谝阎南輨﹣砜刂票砻媾菽?。這些消泡劑包括，例如，聚硅氧烷(如在US 3，235，509A中所描述的)、聚硅氧烷結(jié)合聚氧化烯(如在US 3，984，347A中所描述的)、或單獨(dú)的聚氧化烯(如在 “Antifoaming action of polyoxyethylene-polyoxypropylene-polyoxyethylene-type triblock copolymers on B SA foams”, Nemeth, Zs. ;Racz, Gy ;Koczo, K. Colloids Surf. , A, 127(1-3), 151-162, 1997 中所描述的)。DE 1444442A1披露了，通過化學(xué)相關(guān)的聚丙二醇，可以改善在包含大約50%乙二醇和聚乙二醇的水力流體中的泡沫破壞。已知常規(guī)消泡劑適用于控制“干”表面泡沫，其中通過薄液膜來分離大氣泡(如在Langmuir 2004, 20, 9463-9505中所描述的)。然而，它們對(duì)于主要由液體構(gòu)成的液-氣混合物(有或沒有懸浮固體)的脫氣是無效的。這是因?yàn)?，破壞表面泡?其還稱作大泡沫)的消泡劑的表面性能和可溶性一定不同于脫氣劑的性能(參見 Adams, J. ff. et al. Verfkroniek, 68 (10) 1996p. 43-45)。消泡劑必須是不相容的并且快速遷移到表面。脫氣劑(相比之下，其應(yīng)該控制微泡沫)必須具有更好的相容性，因?yàn)樗鼈儜?yīng)該不是在表面而是在液相中是有效的。因此不可能從良好的消泡劑功效來推斷脫氣劑功效(參見EP 257 356B1,第2頁(yè)，第28-31行)。因而，提出特定制劑用于這些應(yīng)用。為了更好的脫氣，GB 2 350 117A提出使用具有Si-C-或Si-O-C-鍵合聚醚基團(tuán)的直鏈或環(huán)狀硅氧烷。EP 257 356B1要求具有(異丁酰氧基)異丙基二甲基丙氧基的硅氧烷，其據(jù)說能夠比聚醚硅氧烷更好地對(duì)增塑溶膠進(jìn)行脫氣。仍然需要更好和更經(jīng)濟(jì)的脫氣劑來用于各種應(yīng)用，尤其是用于紙漿的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)出人意外地發(fā)現(xiàn)，特定的聚氧化烯(烴)具有優(yōu)越的脫氣效力。本發(fā)明提供了用于對(duì)包含按重量計(jì)至少50%并且尤其至少70%的水的液體進(jìn)行脫氣的方法，該方法通過向這些液體添加按重量計(jì)0. 0001%至I. 0%，優(yōu)選0. 0005%至0. 1%的以下化學(xué)式的聚氧化烯(烴)進(jìn)行，R- [O-CH2-CH (CH3) ] x_ [O-CH2-CH2] y-0_R (I)其中R可以是相同或不同的并且是氫原子、C1-C3tl-烷基、C1-C3tl-烯基或化學(xué)式R1-C(O)-(II)的基團(tuán)其中R1 是 C1-C22-燒基，X為6至300，以及y 為 0 至 30，以及y/x比率是0至I。R基團(tuán)的實(shí)例是氣、甲基、稀丙基、和丁基。R基團(tuán)優(yōu)選為氣原子。 化學(xué)式R1的基團(tuán)的實(shí)例是甲基和丁基。在化學(xué)式(I)中，參數(shù)X優(yōu)選為15至150，更優(yōu)選25至100。y/x比率優(yōu)選為0至0.75，更優(yōu)選0至0.25以及尤其為0至0. I。在一種特別優(yōu)選的變型中，y=0。化學(xué)式(I)的聚氧化烯優(yōu)選具有600至20000的平均摩爾質(zhì)量(數(shù)均Mn)，優(yōu)選800至 12000。所使用的聚氧化烯優(yōu)選為平均摩爾質(zhì)量(數(shù)均Mn)為1000至8000g/mol的聚丙二醇?？梢允褂靡环N聚氧化烯(烴)或兩種或更多種聚氧化烯(烴)。氧化烯(烴)基團(tuán)可以無規(guī)分布在化學(xué)式(I)的聚氧化烯(烴)中，或存在為嵌段共聚物?；瘜W(xué)式⑴的聚氧化烯(烴)是已知的商業(yè)產(chǎn)品。按照X和y的值，聚氧化烯(烴)是液體或蠟質(zhì)產(chǎn)品，優(yōu)選為粘度(在25。C和1013hPa下)為400至1500mm2/s的液體產(chǎn)品。聚氧化烯(烴)在水中的溶解度取決于比率y/x。優(yōu)選使用聚氧化烯(烴)，其在25。C和1013hPa下在水中的溶解度小于2%，或濁點(diǎn)(按照EN 1890變型A測(cè)得)小于35° C，尤其小于25° C。在本發(fā)明的上下文中，脫氣是一種過程，其中降低了液體的氣體含量，其中上述液體包含分散形式的氣體，即包含微泡沫，其中液體在微泡沫中的容積比例高于氣體的容積比例。在本發(fā)明的上下文中，用于對(duì)液體進(jìn)行脫氣的方法尤其是指一種方法，其中顯著降低液相的氣體含量，上述液相包含按容積計(jì)優(yōu)選至多50%、更優(yōu)選至多20%以及尤其至多10%的分散形式的氣體，以致獲得按容積計(jì)優(yōu)選小于5%并且尤其小于2%的氣體含量。本發(fā)明更優(yōu)選地提供了對(duì)在紙漿生產(chǎn)中獲得的液體、優(yōu)選含纖維水懸浮液(按重量計(jì)具有至少70%的水含量)進(jìn)行脫氣的方法。除本發(fā)明添加的化學(xué)式(I)的聚氧化烯(烴)之外，待脫氣的液體包含按重量計(jì)優(yōu)選小于1%并且更優(yōu)選小于0. 1%的另外的二醇或聚二醇，并且更優(yōu)選地不包含另外的二醇
或聚二醇。在從纖維素材料如木材生產(chǎn)紙漿(其是包含更高或更低水平的雜質(zhì)的纖維素)中，不同的消化溶液(分解溶液)用來溶解其它成分如木素。在隨后的洗滌和篩分操作中，從消化溶液分離獲得的紙漿并加以純化。也許，最重要的消化(分解)過程是堿硫酸鹽或工藝流程(craft process),其中包含NaOH/NaS的消化溶液用來獲得稱作硫酸鹽或工藝紙漿的東西。獲得的另外產(chǎn)物是黑液，其除消化溶液之外還包含纖維素材料如木材的其它成分。可以直接，或由于更好的分布和處理，作為在適宜有機(jī)物質(zhì)中的溶液，或作為乳液，來使用本發(fā)明的聚氧化烯(烴)。本發(fā)明的化學(xué)式(I)的聚氧化烯(烴)的適宜的有機(jī)添加劑是礦物油，天然油，異鏈烷烴，聚異丁烯，來自羰基醇合成的殘余物，低分子量合成羧酸的酯，例如2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯，脂肪酸酯，例如棕櫚酸十二烷基酯或肉豆蘧酸異丙酯，脂肪醇，醇的醚，鄰苯二甲酸酯，和磷酸的酯。本發(fā)明的化學(xué)式(I)的聚氧化烯(烴)的適宜的另外的添加劑是聚醚-聚硅氧烷共聚物，其可以是直鏈或支鏈的。 可以使用一種聚醚-聚硅氧烷共聚物或兩種或更多種聚醚-聚硅氧烷共聚物。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式是用于對(duì)包含按重量計(jì)至少50%并且尤其至少70%的水的液體進(jìn)行脫氣的方法，該方法通過添加按重量計(jì)0. 0001%至I. 0%并且優(yōu)選0. 0005%至0. 1%的以下混合物進(jìn)行100重量份的以下化學(xué)式的聚氧化烯(烴)R- [O-CH2-CH (CH3) ] x_ [O-CH2-CH2] y-0_R (I)，尤其是平均摩爾質(zhì)量(數(shù)均Mn)為1000至8000g/mol的聚丙二醇，和I至200重量份，優(yōu)選2至100重量份的聚醚-聚硅氧烷共聚物。上述聚醚-聚硅氧烷共聚物形成現(xiàn)有技術(shù)的一部分并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。直鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物的實(shí)例是那些直鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物其中聚醚基團(tuán)經(jīng)由烴基，優(yōu)選二價(jià)烴基，側(cè)向SiC-鍵合于直鏈硅氧烷鏈。這樣的直鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物描述于例如GB 2 350 117A中。支鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物的實(shí)例是那些支鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物其中聚醚基團(tuán)經(jīng)由烴基，優(yōu)選二價(jià)烴基，側(cè)向SiC-鍵合于直鏈硅氧烷鏈，以及其中這些直鏈硅氧烷鏈經(jīng)由橫向有機(jī)橋彼此鍵合。這些有機(jī)橋的實(shí)例是SiC-鍵合直鏈或支鏈的有機(jī)基團(tuán)，優(yōu)選二價(jià)烴基，其可以包含選自氧和氮原子的一個(gè)或多個(gè)雜原子，如亞烷基，SiC-鍵合聚醚基團(tuán)，其經(jīng)由亞烷基鍵合于硅氧烷鏈，以及SiC-鍵合二價(jià)烴基，如亞烷基，其包含聚醚和脲烷基團(tuán)。作為消泡劑的成分，支鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物具有特別良好的適用性，如例如在 EP I 076 073AUEP I 424 117A2 或 WO 2006/128624A1 中所描述的。所使用的支鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物優(yōu)選為其中硅氧烷鏈經(jīng)由側(cè)向二價(jià)SiC-鍵合烴基基團(tuán)(包含聚醚基團(tuán)和脲烷基團(tuán))彼此鍵合的那些支鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物。這些聚醚-聚硅氧烷共聚物以及其制備描述于WO 2006/128624A1，尤其是在第3頁(yè)第8行至第13頁(yè)第38行(以引用方式結(jié)合于本文)。本發(fā)明的聚醚-聚硅氧烷共聚物在25° C下優(yōu)選具有50至lOOOOOOOOmPa s的粘度，優(yōu)選 25° C 下 100 至 lOOOOOOmPa S，并且更優(yōu)選 25° C 下 1000 至 IOOOOOmPa S。
具體實(shí)施方式
脫氣實(shí)驗(yàn)的描述在恒定條件下將350ml來自紙漿工藝的黑液(硬和軟木，來自UPM Kymmene OyKuusankoski，芬蘭，具有按重量計(jì)大于80%的水含量)加熱至80° C，在燒杯中攪拌15分鐘，然后將其220ml轉(zhuǎn)移到同樣恒溫在80° C的攪拌玻璃反應(yīng)高壓釜。D。的測(cè)定在沒有添加脫氣劑的情況下，關(guān)閉高壓釜，并在3秒的等待時(shí)間以后，打開在高壓釜的底面的出口閥5秒。然后在3巴的壓力下將黑液排入量筒，并緊隨其后，測(cè)定用于密度計(jì)算的質(zhì)量和容積。
D2的測(cè)定在沒有添加脫氣劑的情況下，關(guān)閉高壓釜，然后在3巴的壓縮空氣壓力下以800rpm攪拌存在的黑液10分鐘。在3秒的等待時(shí)間以后，打開在高壓釜的底面的出口閥5秒。然后在3巴的壓力下，將黑液排入量筒，并緊隨其后，測(cè)定用于密度計(jì)算的質(zhì)量和容積。D1的測(cè)定在添加在下表中規(guī)定的脫氣劑的量以后關(guān)閉高壓釜，然后在3巴的壓縮空氣壓力下以800rpm攪拌存在的黑液10分鐘。在3秒的等待時(shí)間以后，打開在高壓釜的底面的出口閥5秒。然后在3巴的壓力下，將黑液排入量筒，并緊隨其后，測(cè)定用于密度計(jì)算的質(zhì)量和容積。D0=黑液的密度，在80° C下，沒有脫氣劑，沒有攪拌；D2=黑液的密度，在80° C下，沒有脫氣劑，在攪拌以后；D1=黑液的密度，在80° C下，具有脫氣劑，在攪拌以后；脫氣(％)=IOOX (D1 - D2) / (D0 - D2)Dtl (硬木):I. 01g/cm3 和 D2 (硬木):0.83g/cm3。Dtl (軟木)1. 03g/cm3 和 D2 (軟木)0.77g/cm3。實(shí)施例I和2 (使用聚合物I和2)，實(shí)施例3 (70%聚合物I和30%聚合物Cl的混合物)實(shí)施例4 (70%聚合物I和30%聚合物C3的混合物)比較實(shí)驗(yàn)I和2 (使用聚合物Cl和C2)，比較實(shí)驗(yàn)3 (70%聚合物I和30%聚合物C4的混合物)為了用作脫氣劑，將在實(shí)施例I和2中的聚合物I和2以及在比較實(shí)驗(yàn)I和2中的聚合物Cl和C2直接計(jì)量加入黑液，而沒有任何進(jìn)一步的添加劑。聚合物I :聚合物I是平均摩爾質(zhì)量(數(shù)均Mn)為2000的聚丙二醇。聚合物2 聚合物2是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚物，其中聚環(huán)氧乙烷形成具有以下一般結(jié)構(gòu)式的中心分子部分
H-
m- [O-CH2-CH2] n_
。-OH平均摩爾質(zhì)量(數(shù)均Mn)為3500g/mol，按質(zhì)量計(jì)聚環(huán)氧丙烷的摩爾比例為大約3100g/mol。聚合物Cl 在比較實(shí)驗(yàn)I中，使用的脫氣劑是按照現(xiàn)有技術(shù)的直鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物，按照GB 2 350 117A。其制備如下通過劇烈攪拌，混合67g硅氧烷(用甲基封端，由二甲基甲硅烷氧基和氫甲基甲硅烷氧基單元組成，并具有0. 133%的活性氫含量和72mm2/s (25° C)的粘度)和408g烯丙基聚醚(H2O含量為560ppm) (P0/E0比率為4. 0和碘價(jià)為11. 2)，然后加熱混合物至100° C。添加0. 5ml的2%的六氯鉬酸的異丙醇溶液開始?xì)浠柰榛浔憩F(xiàn)為弱放熱反應(yīng)。將反應(yīng)混合物保持在100至110° C直到獲得清澈共聚物并且無法再檢出活性氫。具有側(cè)向聚醚 基團(tuán)的聚硅氧烷具有870mm2/s的粘度(25° C)。聚合物C2 在比較實(shí)驗(yàn)2中，使用了平均摩爾質(zhì)量(數(shù)均Mn)為400g/mol的聚環(huán)氧丙烷，其不是按照本發(fā)明。聚合物C3 (桉照 TO 2006/128624A1)加熱聚合物Cl至130° C，并在IhPa下除去痕量水。其后，計(jì)量加入7g的六亞甲基二異氰酸酯并均化混合物20分鐘。借助于I滴月桂酸二丁基錫(DBTL)來開始異氰酸酯反應(yīng)。在兩小時(shí)以后，NCO含量已降到低于檢測(cè)限(IR :20ppm)，并計(jì)量加入大約120g表面活性劑(市售的，Emulan HE 50，來自BASF SE，Ludwigshaf en，德國(guó))。在冷卻至25° C以后，80%共聚物溶液具有2100mm2/s的粘度和0. 139meq/g的脲烷含量。聚合物C4 聚合物C4是鏈長(zhǎng)大約為200的聚二甲基硅氧烷，如在DE 1444442的權(quán)利要求I中所描述的。加入黑液的聚合物或其混合物的量列于下表。脫氣功效的測(cè)試結(jié)果歸納于表中。表
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)液體脫氣的方法，所述液體包含按重量計(jì)至少50%并且尤其是按重量計(jì)至少70%的水， 所述方法通過將按重量計(jì)0. 0001%至I. 0%的以下化學(xué)式的聚氧化烯加入所述液體進(jìn)行，R- [O-CH2-CH (CH3) ] x- [O-CH2-CH2] y-0_R (I) 其中R可以是相同或不同的并且是氫原子、C1-C3tl-烷基、C1-C3tl-烯基或化學(xué)式R1-C(O)-(II)的基團(tuán)， 其中R1是C1-C22-燒基， X具有6至300的值，以及 y具有0至30的值， 以及y/x比率是0至I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在化學(xué)式(I)中y是O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以以下混合物的形式來使用所述聚氧化烯 100重量份的以下化學(xué)式的聚氧化烯 R- [O-CH2-CH (CH3) ] x- [O-CH2-CH2] y-0_R (I) 其中R、x和y各自如在權(quán)利要求I中所定義， 和I至200重量份的聚醚-聚硅氧烷共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用的所述聚氧化烯是平均摩爾質(zhì)量(數(shù)均Mn)為1000至8000g/mol的聚丙二醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于使用了支鏈聚醚-聚硅氧烷共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在對(duì)液體進(jìn)行脫氣的方法中，降低了液體的氣體含量，其中所述液體包含分散形式的氣體，即，包含微泡沫,其中所述液體在所述微泡沫中的容積比例高于氣體的容積比例。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法用于對(duì)在紙漿生產(chǎn)中獲得的液體進(jìn)行脫氣，優(yōu)選按重量計(jì)水含量為至少70%的含纖維水懸浮液。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對(duì)液體進(jìn)行脫氣的方法，該液體包含按重量計(jì)至少50%、尤其是70%的水，該方法通過在這些液體中添加按重量計(jì)0.00001至1.0%的化學(xué)式R-[O-CH2-CH(CH3)]x-[O-CH2-CH2]y-O-R(I)的聚氧化烯進(jìn)行，其中R可以是相同或不同的并且表示氫原子、C1-C30烷基、C1-C30烯基或化學(xué)式R1-C(O)-(II)的基團(tuán)，其中R1是C1-C22烷基，x為6至300的值，y為0至30的值以及比率y/x是0至1。
文檔編號(hào)D21C3/28GK102781534SQ201180010792
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者維利巴爾德·布格爾, 霍爾格·保奇克, 魯?shù)戮S格·埃斯特鮑爾 申請(qǐng)人:瓦克化學(xué)股份公司