本发明属于精细化工领域,具体地,涉及一种聚合物型消泡剂制备方法。
背景技术:
1、在多数工业生产过程中,大量产生的气泡会带来麻烦,例如影响生产效率、导致设备损坏、严重时甚至会导致生产中断。
2、消泡剂是一种精细化工产品添加剂,其主要功能是抑制和消除工业生产过程中产生的有害泡沫,目前有机硅类消泡剂由于其低的表面张力、消泡迅速、抑泡时间长和安全无毒等特点被广泛应用,但它难溶于水,在强碱体系中容易发生硅氧烷反应,且与水溶性物质相容性较差,易出现缩孔现象,导致其消泡能力下降。
3、现有技术通常采用聚醚改性有机硅消泡剂,通过聚醚链段使得聚醚改性有机硅的亲水性加强,可以提高与其他水溶性物质的相容性,有效缓解缩孔现象的发生,而且还能够适应强酸强碱等环境,大大提高了消泡剂的适用范围,但是在经过长时间的储存后,也同样会导致缩孔现象的产生,进一步导致其消泡能力下降,就需要通过增加大量的润湿剂来降低表面张力而减少缩孔现象的产生,随着润湿剂的大量增加,虽然能够缓解缩孔问题,但同时消泡能力也会下降,所以就需要一种消泡剂能够平衡缩孔现象和消泡性能。
技术实现思路
1、为了解决背景技术中提到的技术问题,本发明的目的在于提供一种聚合物型消泡剂制备方法;
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种聚合物型消泡剂,按照重量份百分比计包括如下原料:
4、改性消泡活性物25-35%、乳化剂7-10%和增稠剂1-2%,余量为水;
5、改性消泡活性物由以下方法制备:
6、步骤a1:将2,2-二羟甲基丁酸和四氢呋喃混合投料到反应釜中,控制搅拌反应速率为200-300r/min,在氮气氛围下进行冰水浴,待反应体系降到0℃时,将dmap加入到反应体系中,之后撤去冰水浴,待反应体系升温至室温后,加入辛胺和dcc,室温下搅拌反应24h后,之后水洗去除反应体系中的dcc核dmap,然后将其转移至真空干燥箱中,干燥12h后将溶剂完全去除,得到中间体1;
7、进一步地,2,2-二羟甲基丁酸、辛胺、dcc、dmap和四氢呋喃的用量比为0.1mo l:0.1mo l:0.4g:0.02g:30ml;
8、步骤a1中,2,2-二羟甲基丁酸中的羧基和辛胺发生酰胺化反应,引入长链,其结构如下所示:
9、
10、步骤a2:将氯乙酸、浓硫酸改性硅胶和四氯化碳混合投料到反应釜中,控制搅拌反应速率为100-200r/min,升温至55-65℃,保温搅拌20min后加入中间体1,继续保温搅拌反应1h后,冷却至室温,之后用乙醇洗涤2-3次后,转移至烘箱中,干燥得到中间体2;
11、进一步地,氯乙酸、中间体1、浓硫酸改性硅胶和四氯化碳的用量比为0.1mo l:0.1mo l:2-3g:50ml;
12、步骤a2中,氯乙酸中的羧基和中间体1中的羟基发生酯化反应,将氯乙酸接枝到中间体1上,引入氯元素;其结构如下所示:
13、
14、步骤a3:将中间体2、二乙醇胺、碳酸钠和二甲基亚砜混合投料到反应釜中,控制搅拌反应速率为200-300r/min,升温至150-160℃,保温反应8h后,减压旋蒸得到中间体3;
15、进一步地,中间体2、二乙醇胺、碳酸钠和二甲基亚砜的用量比为0.1mo l:0.2mol:4.5-5g:80ml;
16、步骤a3中,中间体2中的氯和二乙醇胺中的仲胺发生缩合反应,引入多羟基结构;其结构如下所示:
17、
18、步骤a4:取羟丙基封端聚二甲基硅氧烷、中间体3、六亚甲基二异氰酸酯、dbtdl和二甲苯混合投料到反应釜中,控制搅拌反应速率为400-500r/min,在氮气氛围下升温至70-75℃,保温搅拌反应2h后,加入丙烯酸羟乙酯,继续反应2h,之后减压旋蒸,然后转移至烘箱中干燥得到聚硅氧烷-聚氨酯共聚物;
19、进一步地,羟丙基封端聚二甲基硅氧烷、中间体3、六亚甲基二异氰酸酯、dbtdl、丙烯酸羟乙酯和二甲苯的用量比为10g:15-20g:25g:0.5-0.6g:25g:100ml;
20、步骤a4中,通过预聚法制备了含有-nco亲水结构的嵌段共聚物,之后将共聚物与过量的丙烯酸羟乙酯进行反应,将-nco亲水结构消耗完全,并制备含有不饱和双键封端的聚硅氧烷-聚氨酯共聚物;
21、步骤a5:将无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮和蒸馏水混合投料到搅拌器中,控制搅拌反应速率为500-600r/min,搅拌20min后加入十二胺乙醇溶液,继续搅拌10min后加入teos,继续搅拌5-6h后用布氏漏斗进行抽滤得到多孔二氧化硅前驱体,之后用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤3次后转移至100℃烘箱中干燥12h去除蒸馏水和无水乙醇,最后转移至马弗炉中,以10℃/min的升温速率升温至600℃,保温4h去除十二胺和聚乙烯吡咯烷酮,冷却至常温后研磨得到多孔二氧化硅;
22、进一步地,无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、蒸馏水、teos和十二胺乙醇溶液的用量比为160ml:2g:240ml:20ml:20ml;十二胺乙醇溶液中十二胺和乙醇的用量比为4g:16ml;
23、步骤a6:将多孔二氧化硅分散在甲苯溶液中,常温下超声分散20min后加入kh-570,继续超声分散5min后得到悬浮液,之后将悬浮液转移至90℃恒温槽中保温搅拌反应6h后离心过滤得到改性多孔二氧化硅粗品,最后将二氧化硅粗品在真空干燥箱中干燥12h后得到改性多孔二氧化硅;
24、进一步地,多孔二氧化硅、kh-570和甲苯的用量比为10g:0.2g:50ml;
25、步骤a6中,通过硅烷偶联剂对多孔二氧化硅进行改性,对多孔二氧化硅进行表面功能化处理;在多孔二氧化硅表面引入不饱和双键;
26、步骤a7:将聚硅氧烷-聚氨酯共聚物和dmf混合投料到反应釜中,控制搅拌反应速率为800-1000r/min,升温至80-85℃,保温搅拌30min后,加入ai bn和改性多孔二氧化硅,保温搅拌反应2-3h后水洗干燥得到改性消泡活性物;
27、进一步地,聚硅氧烷-聚氨酯共聚物、改性多孔二氧化硅、ai bn和dmf的用量比为3-4g:10g:0.15g:20ml;
28、步骤a7中,聚硅氧烷-聚氨酯共聚物中的不饱和双键和改性多孔二氧化硅表面的不饱和双键在引发剂作用下进行共聚,并通过多孔二氧化硅较大的比表面积对其进行吸附,将其负载在改性多孔二氧化硅上;
29、一种聚合物型消泡剂由以下方法制备:
30、将改性消泡活性物、乳化剂、增稠剂和水混合投料到搅拌器中,控制搅拌反应速率为2000-3000r/min,高速搅拌30min后得到聚合物型消泡剂。
31、本发明的有益效果:
32、本发明公开一种聚合物型消泡剂,其以改性消泡活性物为有效成分,辅以乳化剂、增稠剂和水复配而成聚合物型消泡剂,相较于常规的有机硅消泡剂,具有更高的消泡和抑泡能力,同时在长时间的储存过程中也能抑制缩孔现象的出现,表现出长效消泡抑泡性能;
33、其中改性消泡活性物是以多孔二氧化硅负载聚硅氧烷-聚氨酯共聚物,聚氨酯作为有机硅的嵌段改性结构,大量的氨基甲酸酯结构作为极性基团能够与水形成氢键作用,能够提高聚硅氧烷-聚氨酯共聚物在水中与其他水溶性物质的相容性,同时聚氨酯结构上的长烷基链能够进一步降低其表面张力,在液体界面层迅速扩散并形成吸附层,使气体分子更容易从液体中逸出,抑制泡沫的形成,从而达到抑泡效果,且有机硅嵌段在聚硅氧烷-聚氨酯共聚物中,成膜时有机硅链段更容易迁移并富集,可迅速降低接触点的表面张力,在形成的泡沫外皮上引起一个薄弱点,从而引起破泡达到消泡的目的。
34、同时多孔二氧化硅表面的不饱和双键能够与聚硅氧烷-聚氨酯共聚物中的不饱和双键在引发剂的作用下进行加成反应,将其负载在多孔二氧化硅上,有机-无机杂化材料能够通过化学键进行键合,同时多孔二氧化硅较大的比表面积和多孔结构能够对共聚物进行吸附,形成“类胶囊”结构,一方面能够对共聚物进行保护,使其在长时间的储存过程中依旧能够保持良好的消泡抑泡性能,另一方面,共聚物能够在多孔二氧化硅中向起泡体系缓慢释放,达到缓释作用,且多孔二氧化硅的多孔结构能够有利于大气泡转变为小气泡,进一步增强其消泡效果。
1.一种聚合物型消泡剂,其特征在于,按照重量百分比计包括改性消泡活性物25-35%、乳化剂7-10%和增稠剂1-2%,余量为水;
2.根据权利要求1所述的一种聚合物型消泡剂,其特征在于,步骤a1中,2,2-二羟甲基丁酸、辛胺、dcc、dmap和四氢呋喃的用量比为0.1mol:0.1mol:0.4g:0.02g:30ml。
3.根据权利要求2所述的一种聚合物型消泡剂,其特征在于,步骤a2中,氯乙酸、中间体1、浓硫酸改性硅胶和四氯化碳的用量比为0.1mol:0.1mol:2-3g:50ml。
4.根据权利要求3所述的一种聚合物型消泡剂,其特征在于,步骤a3中,中间体2、二乙醇胺、碳酸钠和二甲基亚砜的用量比为0.1mol:0.2mol:4.5-5g:80ml。
5.根据权利要求4所述的一种聚合物型消泡剂,其特征在于,步骤a4中,羟丙基封端聚二甲基硅氧烷、中间体3、六亚甲基二异氰酸酯、dbtdl、丙烯酸羟乙酯和二甲苯的用量比为10g:15-20g:25g:0.5-0.6g:25g:100ml。
6.根据权利要求5所述的一种聚合物型消泡剂,其特征在于,步骤a5中,无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、蒸馏水、teos和十二胺乙醇溶液的用量比为160ml:2g:240ml:20ml:20ml;十二胺乙醇溶液中十二胺和乙醇的用量比为4g:16ml。
7.根据权利要求6所述的一种聚合物型消泡剂,其特征在于,步骤a6中,多孔二氧化硅、kh-570和甲苯的用量比为10g:0.2g:50ml。
8.根据权利要求7所述的一种聚合物型消泡剂,其特征在于,步骤a7中,聚硅氧烷-聚氨酯共聚物、改性多孔二氧化硅、aibn和dmf的用量比为3-4g:10g:0.15g:20ml。
9.根据权利要求8所述的一种聚合物型消泡剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: