專利名稱：水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑及其合成方法
技術領域：
本發(fā)明屬于精細化學品技術領域，特別涉及一種水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑及其合成方法。本發(fā)明制備的消泡劑可廣泛應用于造紙、印染、食品、涂料、味精、清洗和電鍍等行業(yè)生產過程中。
背景技術：
有機硅消泡劑是一種線型的水溶性聚合物，被廣泛用于洗滌劑、造紙、制糖、電鍍、化肥、助劑、廢水處理等生產過程中的消泡，具有較好的消泡效果和穩(wěn)定性，無毒無污染，成本相對較低。
在造紙工業(yè)中，泡沫問題由來以久，特別是在紙漿生產及造紙廢水的處理中，泡沫問題尤為突出。造紙工業(yè)用于消泡的費用很大，據(jù)1984年統(tǒng)計，加拿大用于造紙工業(yè)消泡劑的資金為2600萬美元，居造紙化學助劑消費額的第1位，美國為5800萬美元，居造紙化學助劑消費額的第2位。我國制漿工業(yè)現(xiàn)在大量使用的是含有機溶劑的酰胺類消泡劑，該類消泡劑存在著許多問題，同時造成水體二次污染，增加廢水處理費用。有機硅消泡劑作為一種新型消泡劑，具有一系列不同于非硅系消泡劑的優(yōu)點和特點，隨著我國造紙工業(yè)的發(fā)展以及對環(huán)保要求的不斷提高，有機硅消泡劑必將在未來我國的造紙工業(yè)消泡劑中占有重要地位，用量會逐年增加。
有機硅消泡劑是由硅油、乳化劑、增稠劑配以適量的水經機械攪拌乳化而成。有機硅消泡劑具有表面張力小、表面活性高、消泡能力強、用量少、原料來源方便，操作簡單，性能價格比高，成本低的特點；并且，它與水及多數(shù)有機物不相混溶，對大多數(shù)氣泡介質都能消泡；它有較好的熱穩(wěn)定性，可在5～150℃范圍內使用；其化學穩(wěn)定性較好，難與其他物質反應，只要配置適當，可在酸堿鹽溶液中使用，無損產品質量；它還具有生理惰性；它對所有氣泡體系兼具有抑泡、破泡功能，隸屬廣普型消泡劑范疇。
在制漿造紙工業(yè)中，泡沫處理是生產中的棘手問題。從蒸球出料后的制漿單元操作一直到涂布工序(洗滌、濾漿、漂白、脫水、抄紙、施膠、涂布等)，均有不同程度的泡沫存在，泡沫嚴重地影響著正常生產以及紙張質量。化學法消除紙漿體系的泡沫在造紙工業(yè)中應用最為廣泛。有機硅消泡劑屬于通用性強、效率高、配伍性好、市場潛力大的廣普型消泡劑之一，具有優(yōu)良的綜合性能，只是成本偏高。

發(fā)明內容
針對目前制漿等工業(yè)大量使用的是含有機溶劑的酰胺類消泡劑和部分有機硅消泡劑，具有用量大、消泡效率低、消泡速度慢、長期抑泡效果差、容易污染產品和環(huán)境等問題，本發(fā)明的首要目的在于提供一種水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑。該水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑具有表面張力小、表面活性高、水溶性高、化學性質穩(wěn)定、消泡能力強、抑泡時間長、用量少、反應條件容易控制、原料來源方便、性能價格比高、成本低等特點。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法。
本發(fā)明所述的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑對造紙工業(yè)泡沫具有很高的消泡率。將硅油改性后再進行乳化，得到的表面活性乳液具有很好的穩(wěn)定性。該消泡劑穩(wěn)定性好，而且合成方法簡便和設備成本低，工藝條件容易控制。本發(fā)明所述的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑，可以用于造紙、發(fā)酵、涂料、印染及廢水處理等工業(yè)過程中，處理由于攪拌、振動等產生的泡沫，可消除泡沫對生產操作、產品質量及生產環(huán)境帶來的很多不良影響。
本發(fā)明的目的通過下述技術方案來實現(xiàn)一種水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法，包括如下步驟(1)在攪拌速度為30～70rpm的攪拌條件下，將二甲基硅油和氣相SiO2在170～200℃反應1～7h，得到表面改性SiO2懸浮液；所述二甲基硅油與氣相SiO2的摩爾比為10∶1～1000∶1。
(2)將表面改性SiO2懸浮液降溫到90～95℃后，加入表面活性劑油酸聚氧乙烯醚六酯、司盤60(SP-60)和吐溫60，在88～92℃反應0.5～1.0h，得到表面活性乳液。所述二甲基硅油與油酸聚氧乙烯醚六酯的摩爾比為10∶0.01～10∶1；所述二甲基硅油與司盤60的摩爾比為5∶1～1∶1；所述二甲基硅油與吐溫60的摩爾比為5∶1～1∶1。
(3)在表面活性乳液中加入水使乳液的活性濃度為50％，在88～92℃反應1～3h，得到乳液A。
(4)將羧甲基纖維素(CMC)和水配成羧甲基纖維素(CMC)質量濃度為1～10％的水溶液，在88～92℃反應0.5～1h，得到羧甲基纖維素(CMC)增稠溶液。
(5)將乳液A、水和羧甲基纖維素(CMC)增稠溶液混合后，使混合液中CMC含量(質量百分比)占0.1～3％和有效成分含量(質量百分比)占5～30％，在88～92℃反應1～3h，得到水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑。所述有效成分包括二甲基硅油、氣相SiO2、油酸聚氧乙烯醚六酯、司盤60、吐溫60和羧甲基纖維素。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，所述步驟(2)中優(yōu)選的反應條件在90℃下反應0.5～1.0h。
所述步驟(3)中優(yōu)選的反應條件在90℃反應1～3h。
所述步驟(4)中優(yōu)選的反應條件在90℃反應0.5～1h。
所述步驟(5)中優(yōu)選的反應條件在90℃反應1～3h。
本發(fā)明所述水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑就是通過上述合成方法合成的。
本發(fā)明合成的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑是一種很好的有機硅乳液消泡劑，未見任何在這種條件下合成該化合物的文獻報道。以往的有機硅乳液消泡劑多直接使用硅油乳化而成，而本發(fā)明則先將硅油改性再乳化，提高了消泡劑的穩(wěn)定性。本發(fā)明的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑應用于造紙、發(fā)酵、涂料、印染及廢水處理等工業(yè)的泡沫處理具有很強的消泡作用，這對生產工程中，節(jié)省生產成本、方便生產、提高產品質量都有很大的貢獻。本發(fā)明產品在用途上，首創(chuàng)性和廣泛性兼而有之。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果本發(fā)明制備的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑具有表面張力小、表面活性高、水溶性高、化學性質穩(wěn)定(100天內不分層)、消泡能力強、抑泡時間長(抑泡時間達到1小時以上)、用量少(本發(fā)明的消泡劑相對用量比通常產品少35％以上)、反應條件容易控制、原料來源方便、性能價格比高、成本低等特點。本發(fā)明的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑在實驗室測定過程中消泡率高達100％，而且抑泡時間長，消泡時間短，實驗結果穩(wěn)定。用于造紙工業(yè)現(xiàn)場水池消泡試驗，經過長時間使用，平均泡沫去除率高達97％以上。生產過程中隨著泡沫產生量的變化而控制消泡劑的加入量，只注入最低必需量的消泡劑，平均可降低消泡劑用量35％，節(jié)省大量開支。


圖1為本發(fā)明的操作流程圖。
具體實施例方式
下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1如圖1所示，水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法如下(1)在攪拌條件(攪拌速度30rpm)下，取二甲基硅油和氣相SiO2(二甲基硅油與氣相SiO2的摩爾比為1000∶1)加入反應釜中，在200℃反應1h，得到表面改性SiO2懸浮液。這一步產率約90％。
(2)將步驟(1)得到的表面改性SiO2懸浮液冷凝降溫到95℃后，加入油酸聚氧乙烯醚六酯(二甲基硅油與油酸聚氧乙烯醚六酯的摩爾比為10∶0.01)、司盤60(SP-60)(二甲基硅油與司盤60的摩爾比為5∶1)和吐溫60(二甲基硅油與吐溫60的摩爾比為5∶1)，在90℃反應0.5h，得到表面活性乳液，產率約82％。
(3)步驟(2)中表面活性乳液加入水使乳液的活性濃度為50％，在90℃反應1h，得到活性濃度50％的乳液A。
(4)取羧甲基纖維素(CMC)和水加入反應釜中，配成CMC質量濃度為1％的水溶液，在90℃反應0.5h，得到CMC增稠溶液。
(5)將步驟(3)的產物乳液A、水和步驟(4)的產物CMC增稠溶液混合后加入反應釜中，使混合液中CMC含量(質量百分比)占0.1％和有效成分含量(質量百分比)占5％懸浮液，在90℃反應1h，得到有效成分含量占5％水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑。這一步產率約85％。
以上生產試驗步驟均經過多次試驗后得到的最佳生產條件，此產品在實驗室測定過程中消泡率高達100％，而且抑泡時間長，消泡時間短，實驗結果穩(wěn)定。用于造紙工業(yè)現(xiàn)場水池消泡試驗，經過長時間使用，平均泡沫去除率高達90％以上。生產過程中隨著泡沫產生量的變化而控制消泡劑的加入量，只注入最低必需量的消泡劑，平均可降低消泡劑用量35％，節(jié)省大量開支。
實施例2如圖1所示，水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法如下(1)在攪拌條件(攪拌速度70rpm)下，取二甲基硅油和氣相SiO2(二甲基硅油與氣相SiO2的摩爾比為10∶1)加入反應釜中，在170℃反應7h，得到表面改性SiO2懸浮液。這一步產率約90％。
(2)將步驟(1)得到的表面改性SiO2懸浮液冷凝降溫到90℃后，加入油酸聚氧乙烯醚六酯(二甲基硅油與油酸聚氧乙烯醚六酯的摩爾比為10∶1)、司盤60(SP-60)(二甲基硅油與司盤60的摩爾比為1∶1)和吐溫60(二甲基硅油與吐溫60的摩爾比范圍為1∶1)，在90℃反應1h，得到表面活性乳液，產率約85％。
(3)步驟(2)中表面活性乳液加入水使乳液的活性濃度為50％，在90℃反應3h，得到活性濃度50％的乳液A。
(4)取羧甲基纖維素(CMC)和水加入反應釜中，配成CMC質量濃度為10％的水溶液，在90℃反應1h，得到CMC增稠溶液。
(5)將步驟(3)的產物乳液A、水和步驟(4)的產物CMC增稠溶液混合后加入反應釜中，制備CMC含量(質量百分比)占3％和有效成分含量(質量百分比)占30％的懸浮液，在90℃反應3h，得到有效成分含量占30％水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑。這一步產率約87％。
以上生產試驗步驟均經過多次試驗后得到的最佳生產條件，此產品在實驗室測定過程中消泡率高達100％，而且抑泡時間長，消泡時間短，實驗結果穩(wěn)定。用于造紙工業(yè)現(xiàn)場水池消泡試驗，經過長時間使用，平均泡沫去除率高達93％以上。生產過程中隨著泡沫產生量的變化而控制消泡劑的加入量，只注入最低必需量的消泡劑，平均可降低消泡劑用量38％，節(jié)省大量開支。
實施例3如圖1所示，水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法如下(1)在攪拌條件(攪拌速度50rpm)下，取二甲基硅油和氣相SiO2(二甲基硅油與氣相SiO2的摩爾比為100∶1)加入反應釜中，在185℃反應4h，得到表面改性SiO2懸浮液。這一步產率約92％。
(2)將步驟(1)得到的表面改性SiO2懸浮液冷凝降溫到92℃后，加入油酸聚氧乙烯醚六酯(二甲基硅油與油酸聚氧乙烯醚六酯的摩爾比為10∶0.1)、司盤60(SP-60)(二甲基硅油與司盤60的摩爾比為2.5∶1.0)和吐溫60(二甲基硅油與吐溫60的摩爾比為2.5∶1.0)，在90℃下反應0.75h，得到表面活性乳液，產率約85％。
(3)步驟(2)中表面活性乳液加入水使乳液的活性濃度為50％，在90℃反應1.5h，得到活性濃度50％的乳液A。
(4)取羧甲基纖維素(CMC)和水加入反應釜中，配成CMC質量濃度為5.5％的水溶液，在90℃反應0.75h，得到CMC增稠溶液。
(5)將步驟(3)的產物乳液A、水和步驟(4)的產物CMC增稠溶液混合后加入反應釜中，制備CMC含量(質量百分比)占1.5％和有效成分含量(質量百分比)占17.5％的懸浮液，在90℃反應2h，得到有效成分含量占17.5％水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑。這一步產率約87％。
以上生產試驗步驟均經過多次試驗后得到的最佳生產條件，此產品在實驗室測定過程中消泡率高達100％，而且抑泡時間長，消泡時間短，實驗結果穩(wěn)定。用于造紙工業(yè)現(xiàn)場水池消泡試驗，經過長時間使用，平均泡沫去除率高達97％以上。生產過程中隨著泡沫產生量的變化而控制消泡劑的加入量，只注入最低必需量的消泡劑，平均可降低消泡劑用量39％，節(jié)省大量開支。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法，其特征在于包括如下步驟(1)在攪拌速度為30～70rpm的攪拌條件下，將二甲基硅油和氣相SiO2在170～200℃條件下，反應1～7h，得到表面改性SiO2懸浮液；所述二甲基硅油與氣相SiO2的摩爾比為10∶1～1000∶1；(2)將表面改性SiO2懸浮液降溫到90～95℃后，加入表面活性劑油酸聚氧乙烯醚六酯、司盤60和吐溫60，在88～92℃反應0.5～1.0h，得到表面活性乳液；所述二甲基硅油與油酸聚氧乙烯醚六酯的摩爾比為10∶0.01～10∶1；所述二甲基硅油與司盤60的摩爾比為5∶1～1∶1；所述二甲基硅油與吐溫60的摩爾比為5∶1～1∶1；(3)在表面活性乳液中加入水使乳液的活性濃度為50％，在88～92℃反應1～3h，得到乳液A；(4)將羧甲基纖維素和水配成羧甲基纖維素質量濃度為1～10％的水溶液，在88～92℃反應0.5～1h，得到羧甲基纖維素增稠溶液；(5)將乳液A、水和羧甲基纖維素增稠溶液混合后，使混合液中羧甲基纖維素含量占0.1～3％和有效成分含量占5～30％，在88～92℃反應1～3h，得到水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑；所述有效成分包括二甲基硅油、氣相SiO2、油酸聚氧乙烯醚六酯、司盤60、吐溫60和羧甲基纖維素。
2.根據(jù)權利要求1所述的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法，其特征在于所述步驟(2)中的反應條件在90℃反應0.5～1.0h。
3.根據(jù)權利要求1所述的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法，其特征在于所述步驟(3)中的反應條件在90℃反應1～3h。
4.根據(jù)權利要求1所述的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法，其特征在于所述步驟(4)中的反應條件在90℃反應0.5～1h。
5.根據(jù)權利要求1所述的水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑的合成方法，其特征在于所述步驟(5)中的反應條件在90℃反應1～3h。
6.一種水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑就是通過權利要求1所述的合成方法合成的。
全文摘要
本發(fā)明屬于精細化學品技術領域，提供了一種水溶性復配有機硅乳液高效消泡劑及其合成方法，合成中采用的主要原料有水、二甲基硅油、氣相SiO
文檔編號B01F17/54GK101053802SQ20071002702
公開日2007年10月17日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權日2007年2月28日
發(fā)明者王旭東 申請人:王旭東