新型聚醚改性有机硅消泡剂制备及应用研究_朱永闯.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .新型聚醚改性有机硅消泡剂制备及应用研究朱永闯（广东轻工职业技术学院轻化工技术学院，广东 广州）摘 要：通过含氢硅油与烯丙基聚醚进行硅氢加成反应，制备出一种双端及侧链部分聚醚改性硅油，通过自制硅膏，然后与双端及侧链部分聚醚改性硅油、复合乳化剂为基础原料剪切乳化，制备了新型聚醚改性有机硅消泡剂，应用性能测试表明该有机硅消泡剂具有良好的消泡及抑泡性能，同时还具有良好的分散性、稳定性，特别是在高温体系下耐酸碱方面显示出优良的性能。关键词：含氢硅油；聚醚；有机硅；消泡剂；制备中图分类号：.文献标志码：文章编号：（）通讯作者：朱永闯（），男，高级工程师，主要从事精细化学品开发和应用。（，）：，.，.：；在印染、涂料、造纸、发酵、油田等行业工业生产中，由于搅拌、振动、沸腾等操作经常会产生大量泡沫，如不能很好的控制，泡沫会给生产带来许多麻烦，如影响生产的正常进行、减少设备有效负载量、造成产品质量及生产能力下降等。因此需要消除泡沫，而添加消泡剂是普遍使用的方法。常用的有醇类、油脂类、醚类、皂类、有机极性化合物及聚硅氧烷类等各种类型的消泡剂，其中又以有机硅类和聚醚类消泡剂为主，也是目前科研人员研究的主要方向。有机硅类具有消泡能力强、用量少但是抑泡能力不理想，而聚醚类消泡剂的抑泡能力强但是消泡时间长，破泡率较低。目前进行聚醚改性有机硅消泡剂主要是通过在聚硅氧烷侧链引入聚醚，将聚醚和有机硅消泡剂两者的优点有机结合起来制备消泡剂，而这种结构聚醚改性有机硅消泡剂，在一些工艺条件要求苛刻，如纺织品高温染色工艺、发酵工艺中的往往达不到很好的效果。本工作为进一步研究新型结构的聚醚改性有机硅消泡剂生产工艺技术及应用提供有益的参考。实 验.仪器与试剂试剂：四甲基二氢基二硅氧烷（工业级），八甲基环四硅氧烷（工业级），浓硫酸（化学纯），碳酸钠（工业级），烯丙基聚醚（工业级），氯铂酸催化剂（工业级），非离子表面活性剂（工业级）。二甲基硅油（工业级），胶（工业级），白炭黑（工业级），甲基乙烯基 硅树脂（工业级），氢氧化钾（工业级），复合乳化剂（、脂肪醇聚氧乙烯醚）（工业级），羧甲基纤维素纳水溶液（工业级）。仪器：型恒速强力电动搅拌机，金坛市荣华仪器制造有限公司；一 旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂。.双端及侧链部分聚醚改性硅油合成（）在配有搅拌器、温度计、回流冷凝器的 四口烧瓶中，加入计量的 四甲基二氢基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷及 浓硫酸催化剂，搅拌，加热至 ，反应 。将所得的液体充分冷却后，缓慢加入 碳酸钠粉末中和硫酸，调节 至 ，用真空泵抽滤。再在所得的滤液中加入 无水硫酸镁干燥，抽滤，滤除中和生成的固体，得到 透明产品相对分子质量为 双端及侧链含氢硅油。图 双端及侧链含氢硅油.（）在配有搅拌器、温度计、氮气导气管和滴液漏斗的 四口烧瓶中，加入上步骤制备计量的双端及侧链含氢硅油和氯铂酸催化剂（，二分之一、按照铂的有效成分计算），通氮气 后，在氮气保护下搅拌加热在 ，滴加第 卷第 期朱永闯：新型聚醚改性有机硅消泡剂制备及应用研究 烯丙基聚醚和氯铂酸催化剂（，剩余二分之一、按照铂的有效成分计算），.滴加完聚醚，通过红外监控 是否完全消失，滴加完后继续反应 ，关闭氮气真空抽除低沸点物质，所得的无色或黄色透明粘稠液体即为双端及侧链聚醚改性硅油。.硅膏的制备在 三口烧瓶中加入 的二甲基硅油 、的二甲基硅油 、的 胶 、的 胶 、白炭黑 ，甲基乙烯基 硅树脂 ，氢氧化钾 ，加热搅拌保温 ，降至室温即制得硅膏。.新型聚醚有机硅消泡剂的制备：在 烧杯中加入 上述硅膏、上述双端及侧链聚醚改性硅油，加热搅拌 ，硅膏分散后，加入复合乳化剂（、脂肪醇聚氧乙烯醚 ），加热搅拌，使乳化剂溶解并混合均匀；降温至 左右，然后用高速剪切乳化机以 的转速剪切乳化，在上述混合物通过胶体磨均质化，在缓慢加入 增稠剂（羧甲基纤维素纳水溶液）并搅拌，最后再加入 水稀释搅拌 ，即可得到聚醚改性有机硅消泡剂。.消泡剂性能测试（）抑泡性能测试在 的量筒中加入 起泡液（质量分数为 的十二烷基苯磺酸钠）、.消泡剂，插入与氮气瓶相连的玻璃管，控制氮气流量为 ，同时启动秒表开始计时，当泡沫升至 刻度时停止计时，所得时间为抑泡时间。（）消泡性能测试在 的量筒中加入 起泡液（质量分数为 的十二烷基苯磺酸钠）、.消泡剂，插入与氮气瓶相连的玻璃管，控制氮气流量为 ，待泡沫高于 刻度时停止通氮气，并拔出玻璃管。当泡沫降至 刻度时启动秒表计时，泡沫完全消除时停止计时，所得时间为消泡时间。（）离心稳定性测试将乳液在离心机中以 ，离心测试 ，观察乳液是否分层、漂油等。（）热稳定性取消泡剂样品 ，加入到玻璃试管中密封于 存放，取出恢复至室温，观察是否出现分层、漂油。（）水分散性测试称取 消泡剂加入到装有 水的烧杯中，振荡并观察消泡剂的分散情况。若消泡剂在水中不易分散，有絮状物，即定为消泡剂的水分散性为“差”，若消泡剂在水中分散速度较慢，有少量絮状物，即定为消泡剂水分散性为“中”；若消泡剂在水中迅速分散，液面无漂油现象，即定为消泡剂水分散性为“优”。（）耐强酸强碱性能测试在 的烧杯中加入 、的硫酸水溶液，加入 消泡剂，放置于带有石棉网的电炉上缓慢加热，当液面刚出现絮状物时记录下此时烧杯中的温度，记为消泡剂析出温度。结果与讨论有机硅表面活性剂的活性成分是聚醚改性硅油，其包含聚硅氧烷和聚醚两个部分。聚硅氧烷赋予其低表面张力、生理惰性和抗静电等特征。调节聚醚环氧乙烷（）、环氧丙烷（）的聚合度（）以及两者的配比，或者调节聚醚与聚硅氧烷的比例，可以改变产品的消抑泡性能以及改善涂膜缩孔现象，当聚硅氧烷部分增多时，产品消泡抑泡性能增强，抑泡时间随之延长，且耐高温性能也随之增强，但其难溶于水，耐强碱性也差；当其中聚醚部分的量增加时，产品的水溶性提高，耐强碱性也随之增强。当聚醚中 成分增多时，产品的消抑泡性能也会提升，本研究提升了聚醚中 含量，使得破泡率高、消泡能力强、消泡时间短，其次分子两端呈对称结构，稳定性高，耐酸碱，侧链带有的长链基团提高了消泡剂的分散性。表 新型聚醚有机硅消泡剂的性能对比 名称抑泡时间 消泡时间 离心稳定性热稳定性水分散性新型聚醚有机硅消泡剂.未分层漂油 未分层漂油优国产对比消泡剂.未分层漂油分层漂油优进口对比消泡剂.未分层漂油 未分层漂油优表 新型聚醚有机硅消泡剂的性能对比 名称析出温度（）析出温度（）新型聚醚有机硅消泡剂.国产对比消泡剂.进口对比消泡剂.气相白炭黑因其粒径很小、比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性能好而具有特异性，其中疏水型产品是经过表面化学处理而得，利用其表面的疏水基团吸引起泡体系中表面活性剂的疏水端，使得疏水性的固体颗粒变为亲水性，从而降低了泡沫中表面活性剂的浓度，促使泡沫破裂，提高消泡速度，在高温强碱环境下，分散状的白炭黑很快与强碱反应，从而失去刺泡作用，通过 硅树脂与气相白炭黑的缩合反应，使得白炭黑与 硅树脂通过化学键链接，分散于聚硅氧烷中，即使在高温强碱环境中也不易快速失效，通过低粘度的含氢硅油与其反应增加其分散性。结 论（）通过自制硅膏，然后与双端及侧链部分聚醚改性硅油、复合乳化剂为基础原料剪切乳化，制备了新型聚醚改性有机硅消泡剂，该有机硅消泡剂具有良好的消泡及抑泡性能，同时还具有良好的分散性、稳定性，特别是在高温体系下耐酸碱方面显示出优良的性能；（）本研究提升了聚醚中 含量，使得破泡率高、消泡能力强、消泡时间短，其次分子两端呈对称结构，稳定性高，耐酸碱，侧链带有的长链基团提高了消泡剂的分散性；（）自制新型聚醚改性有机硅消泡剂具有良好的消泡能力、抑泡能力和离心机及热稳定性等特点，且均优于同类国产或进（下转第 页）第 卷第 期孔瑞宇，等：迷迭香矿质元素含量的测定 低于叶中，其余元素均高于叶中。迷迭香叶中的矿质元素含量由大 到 小 为；、。迷迭香叶茎的矿质元素含量由大到小为：、。表 迷迭香叶片矿质元素含量 （）元素含量元素含量.表 迷迭香茎矿质元素含量 （）元素含量元素含量.结 论采用微波消解方法进行样品的预处理，不但能快速处理样品，减少损失，而且对环境污染小，对操作人员污染少。法可以同时测定多种元素，而且具有快速、准确、线性范围宽等优点。本研究采用微波消解法处理迷迭香茎叶样品，用 测定样品中的、等 种元素，该法操作简便，灵敏度高，结果令人满意。样品分析结果表明，迷迭香中微量元素含量很丰富，迷迭香作为食品还可以补充人体所必需的多种微量元素。参考文献 高洁，邓莉兰，张燕平.世界迷迭香种植技术妍究进展热带农业科学，（）：.吴蒙，徐晓军.迷迭香化学成分及药理作用最新研究进展生物质化学工程，（）：.孙峋，汪靖超，李洪涛.迷迭香酸的抗菌机理研究青岛大学学报（自然科学版），（）：.周丹，刘艾林，杜冠华.迷迭香酸的药理学研究进展中国新药杂志，（）：.建章，郁建平，赵东亮.迷迭香酸的研究进展天然产物研究与开发，（）：.潘岩，白红彤，李慧.栽培地区、采收季节和株龄对迷迭香精油成分和抑菌活性的影响植物学报，（）：.张玉杰，徐文清，沈秀.迷迭香酸的提取分离及药理学新发现中国新药杂志，（）：.吕军伟，杨贤庆，林婉玲，等.迷迭香的抗氧化活性及对藻油氧化稳定性影响的研究中国油脂.，（）：.郑依，李丽，吴华，等.天然迷迭香提取物对提升澳洲坚果油氧化稳定性的研究河南工业大学学报（自然科学版），（）：.谢晓婷，刘康珂，邓爱华，等.迷迭香提取物在功能食品领域研究进展广东化工，（）：.夏田娟.迷迭香叶中鼠尾草酸的分离纯化及其生物活性研究北京：中国林业科学研究院，.李云仙，付惠，赵宁，等.微波消解 法测定栀子中的微量元素安徽农业科学，（）：.赵宁，郭盘江，雷然，等.测定两种松树中的矿质元素光谱实验室，（）：.李云仙，刘祥义，徐娟，等.法测定砂糖橘中的矿质元素含量西部林业科学，（）：.（上接第 页）口对比有机硅消泡剂性能，本研究的机硅消泡剂制备工艺简单，具有良好的市场价值。参考文献 窦尹辰，郭睿，王安琪，等.不同结构聚醚改性硅油消泡剂的制备印染助剂，（）：.尤小姿，徐文远，朱晓英，等.复配型聚醚改性硅氧烷消泡剂乳液的制备浙江化工，（）：.何银，王天琦，孟婷婷，等.聚醚改性有机硅消泡剂的合成及其在乳液中的应用涂料工业，（）：.王娟，宋秘钊，刘玉龙，等.聚醚改性有机硅的合成及其表征毛纺科技，（）：.蒋晓青，陈永康，季永新.乳液型聚醚改性有机硅消泡剂的合成及性能研究涂料工业，（）：，.黄潇，汪民康，王文金，等.有机硅消泡剂的制备及性能研究有机硅材料，（）：.常贯儒，陈国平，陈龙，等.聚醚改性有机硅消泡剂的制备工艺及应用研究应用化工，（）：.