专利名称：一种改进的非有机硅涂料消泡剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种化学组合物及其制备方法，更准确地说本发明是对纯矿物油型涂料消泡剂的改进，主要向其中添加了少许特种结构的改性聚醚，提高了产品的消抑泡性能，同时它又能避免有机硅的缺点，更加突出其安全、高效、经济等特点。本发明涉及精细化学品添加剂的制备，因此隶属于精细化工制剂技术领域。
背景技术：
消泡剂是一种精细化学品添加剂，它的主要功能包括消泡和抑泡两个方面。一个好的消泡剂除了本身要具备优良的消抑泡性能之外，还要求优良的与其余助剂之间的兼容性以及在起泡体系中的稳定性等方面。
消泡剂从消泡关键组分上看主要分为有机硅消泡剂和非有机硅消泡剂。据最新的理论研究和对泡膜破裂的微观观察，有机硅消泡剂的消泡主要是靠白炭黑粒子的“刺泡”作用，而硅油只是充当白炭黑粒子迅速刺泡的载体。这主要处于两个方面的考虑第一，硅油分子的表面张力较低，因而能顺利完成载体的作用；第二，由于硅油的分子主链是硅氧硅的结构，而白炭黑粒子的结构也是由硅氧硅组成，因而只要白炭黑粒子的疏水程度达到一定的程度就可以实现两者之间的“相容”，而不象白炭黑粒子和矿物油之间混合后放置一段时间出现“分离”的现象。非有机硅消泡剂的消泡组分主要包括脂肪醇、脂肪酸(酯)、金属皂、酰胺、聚醚等等，但是由于它们的表面张力比硅油高，没有象有机硅那样能很快的在泡膜表面铺展开来，因此消抑泡性能不如有机硅好，但是，由于这些物质本身结构的特点，在特定的体系中会表现出兼有相容性和消抑泡性。
对于涂料、油墨、造纸、涂布等行业，市场上使用有机硅消泡剂和非有机硅消泡剂的都有，例如罗地亚公司的681，691产品是非有机硅的，而TEGO公司的Antifoam 810等产品属于有机硅产品，当然它们是针对不同的领域和不同的生产配方而设计的。针对涂料、油墨、涂布这种水性体系用的消泡剂，国内外也研究国不少，例如美国专利US6426379发明了疏水白炭黑、线性聚硅氧烷、侧链为环氧丙烷的聚硅氧烷的消泡剂。
总体来说，非有机硅消泡剂的消抑泡性能不很理想，而有机硅的产品又很容易造成硅斑、缩孔等问题使用不安全，同时从原材料的成本的角度看，单纯的改性聚醚的成本要比单纯的矿物油型的高得多。
本发明专利的目的是通过少许特种结构的改性聚醚的介入提高矿物油型涂料油墨消泡剂的性能。
发明内容
本发明的目的是通过少许特种结构的改性聚醚的介入提高矿物油型涂料油墨消泡剂的性能。由于本消泡剂不含游离的聚二甲基硅油分子，因此具有安全、稳定、高效等优点。本发明的消泡剂可以应用于涂料、油墨、涂布、胶粘剂等工序中。
本发明的消泡剂主要包括以下组分(1)载体。主要指矿物油，矿物油是一些纯粹的烃类物质，如煤油、柴油、燃料油、重油、机械油、基础油、石蜡、烷基芳烃、机油、绽子油等物质，上述物质的用量为消泡剂总质量的30～90％；(2)主要消泡物。主要消泡物是指白炭黑、脂肪酸金属皂、酰胺和MQ树脂等的微细粒子。白炭黑是要经过疏水处理的，白炭黑的比表面积至少为150m2/g，如德固沙公司的D10。脂肪酸金属皂主要指脂肪酸的镁盐、铝盐、钙盐、锌盐等等，脂肪酸一般指碳原子数为8～18的饱和或不饱和的脂肪酸，其中优选硬脂酸铝；酰胺一般由胺类物质和脂肪酸在催化剂的作用下高温生产的，酰胺可以是乙二胺双硬脂酸酰胺、乙二胺双油酸酰胺、乙二胺单硬脂酸酰胺、乙二胺单油酸酰胺等物质，优选乙二胺双硬脂酸酰胺(EBS)。MQ树脂的中的M/Q比值一般为0.4～1.2/1为宜。主要消泡物的用量一般为消泡剂总质量的3～10％，优选5～7％。
(3)消泡增效剂。消泡增效剂主要指的是特种结构的改性聚醚。改性聚醚的结构可以用以下通式表示R1O(EO)x(PO)yR2其中x为0～100，y为1～200，R1可以为烷基(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等)、芳基(苯基、甲苯基、苯甲基等)、烯烃基(包括乙烯基、丙烯基等)和氢原子氨基或者氢；R2为封端基团，可以为氢、烷基(甲基或丁基)、酰基或者是硅烷。改性聚醚用量占整个消泡剂总量的5～20％。
(4)乳化剂，主要指非离子型的表面活性剂，其HLB值为8～10，用量为消泡剂的总质量的3～5％。本发明的非离子乳化剂主要指碳链乳化剂，它主要包括失水山梨醇单硬脂酸酯(S-60)、失水山梨醇单油酸酯(S-80)、失水山梨醇三硬脂酸酯(S-65)、失水山梨醇单硬脂酸酯(S-60)、失水山梨醇单油酸酯(S-80)、失水山梨醇单硬脂酸聚氧乙烯醚酯(T-60)、失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚酯(T-80)、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯(T-65)、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等等。
本发明中的非有机硅消泡剂由主要消泡物和消泡增效剂分散在介质(前述的载体)中而形成的，因为添加一些特定结构的聚醚而改善消抑泡性能，从而兼顾了消泡剂的消抑泡性能和在起泡体系的安全稳定性。
具体实施例方式
实施例1将粘度为40mPas的液体石蜡50份和硬脂酸铝3份加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到135～140℃，保温1h。向其中加入25份基础油，温度降至90℃，加入疏水白炭黑2份，并在85～90℃保温1h。保温结束后，降温至50℃附近加入特种改性聚醚5份(R1为辛基，R2为丁基，x＝5，y＝10)，搅拌均匀后再加入3份NP乳化剂，混合均匀，即得本发明消泡剂A。
对比例1将粘度为40mPas的液体石蜡50份和硬脂酸铝3份加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到135～140℃，保温1h。向其中加入25份基础油，温度降至90℃，加入疏水白炭黑2份，并在85～90℃保温1h。温度降至50℃附近加入3份NP乳化剂，混合均匀，即得本发明消泡剂CA。
实施例2将烷基苯30份和硬脂酸铝1.5份和EBS 3份加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到135～140℃，保温30min。向其中加入40份绽子油，温度降至90℃，加入疏水白炭黑2份，并在85～90℃保温1h。保温结束后，降温至50℃附近加入特种改性聚醚(R1为甘油基，R2为-SiMe2OSiMe2OSiMe3，x＝8，y＝30)20份，搅拌均匀后再加入4份NP乳化剂，混合均匀，即得本发明消泡剂B。
对比例2将烷基苯30份和硬脂酸铝1.5份和EBS 3份加入反应瓶中，开启搅拌，缓慢升温，温度升到135～140℃，保温30min。向其中加入40份绽子油，温度降至90℃，加入疏水白炭黑2份，并在85～90℃保温1h。保温结束后，降温至50℃加入4份NP乳化剂，混合均匀，即得本发明消泡剂CB。
消泡剂的性能测试方法1.样品来源
消泡剂A、消泡剂CA、消泡剂B、消泡剂CB、国外某公司消泡剂2.测试方法(1)高速分散测试转速2000转/min、消泡剂添加量0.2％测试方法在1000ml杯中加入根据涂料配方配制好的涂料200ml，以2000转/分钟的转速高速分散10min。停止后立即倒入1000ml量筒中，分别记录液体体积及重量。以重量比上体积，比值大者说明含气量较小，消泡剂抑泡性好。
测试结果
(2)涂刷试验将上面经高速分散后的涂料，放置30min，让气泡基本消尽后，取少量在干净玻璃上用玻棒刮平，观察涂膜表面现象(有无缩孔)。结果现象这五只样品涂刷表面均平，无缩孔。
(3)气鼓测试在室温下，50％的纯丙乳液200ml，消泡剂加量0.200g，以流量100ml/min，记录泡沫达到一定体积的对应时间。
从这些测试结构都能看出，特种结构的改性聚醚能有效地提高矿物油型消泡剂的消抑泡性能，且不影响其他性能。
权利要求
1.本发明所述的消泡剂，是一种改进的非有机硅涂料消泡剂，它通过少许特种结构的改性聚醚的介入提高矿物油型涂料油墨消泡剂的性能。其主要的组份为(1)载体；(2)主要消泡物；(3)消泡增效剂；(4)乳化剂。
2.权利要求1所述的消泡剂，其所述的载体是指矿物油，矿物油是一些纯粹的烃类物质，如煤油、柴油、燃料油、重油、机械油、基础油、石蜡、烷基芳烃、机油、绽子油等物质，上述物质的用量为消泡剂总质量的30～90％；
3.权利要求1所述的消泡剂，其所述的主要消泡物是指白炭黑、脂肪酸金属皂、酰胺和MQ树脂等的微细粒子。白炭黑是要经过疏水处理的，白炭黑的比表面积至少为150m2/g；。脂肪酸金属皂主要指脂肪酸的镁盐、铝盐、钙盐、锌盐等等，脂肪酸一般指碳原子数为8～18的饱和或不饱和的脂肪酸，其中优选硬脂酸铝；酰胺一般由胺类物质和脂肪酸在催化剂的作用下高温生产的，酰胺可以是乙二胺双硬脂酸酰胺、乙二胺双油酸酰胺、乙二胺单硬脂酸酰胺、乙二胺单油酸酰胺等物质，优选乙二胺双硬脂酸酰胺(EBS)。MQ树脂的中的M/Q比值一般为0.4～1.2/1为宜。主要消泡物的用量一般为消泡剂总质量的3～10％。
4.权利要求1所述的消泡剂，其所述的消泡增效剂主要指的是特种结构的改性聚醚。其结构可以用以下通式表示R1O(EO)x(PO)yR2其中x为0～100，y为1～200，R1可以为烷基(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等)、芳基(苯基、甲苯基、苯甲基等)、烯烃基(包括乙烯基、丙烯基等)和氢原子氨基或者氢；R2为封端基团，可以为氢、烷基(甲基或丁基)、酰基或者是硅烷。改性聚醚用量占整个消泡剂总量的5～20％。
5.权利要求1所述的消泡剂，其所述的乳化剂是指非离子型的表面活性剂，为碳链乳化剂，其HLB值为8～10，用量为消泡剂的总质量的3～5％。
6.权利要求5所述的乳化剂，其所述的碳链乳化剂包括失水山梨醇单硬脂酸酯(S-60)、失水山梨醇单油酸酯(S-80)、失水山梨醇三硬脂酸酯(S-65)、失水山梨醇单硬脂酸酯(S-60)、失水山梨醇单油酸酯(S-80)、失水山梨醇单硬脂酸聚氧乙烯醚酯(T-60)、失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚酯(T-80)、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯(T-65)、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等等。
全文摘要
本发明成功地通过加入少许特种结构的改性聚醚的对高矿物油型涂料油墨消泡剂进行改进，提高了产品的消抑泡性能，同时它又能避免有机硅的缺点，更加突出其安全、高效、经济等特点。本发明涂料油墨消泡剂组份为(1)载体，主要指矿物油，比例为30～90％；(2)主要消泡物，主要消泡物是指白炭黑、脂肪酸金属皂、酰胺和MQ树脂等的微细粒子，比例为3～10％；(3)消泡增强剂，是特种结构的改性聚醚，其通式为R
文档编号B01D19/04GK1903951SQ200610040820
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者吴飞, 曹治平 申请人:南京四新科技应用研究所有限公司