一种块状固体消泡剂及制备方法
【专利摘要】本发明公开一种块状固体消泡剂及制备方法，其组分及其重量份数包括：脂肪酸盐10～90份，活性成分1～20份，乳化剂0～10份，结构剂10～90份，酸碱调节剂适量。制备是先将按比例混合好的脂肪酸与氢氧化钠溶液进行中和反应生成脂肪酸盐，然后将活性成分用乳化剂乳化，活性成分与脂肪酸盐和结构剂复配，混合均匀后，适当加入酸碱调节剂，经冷却后出料装塑料袋，进一步冷却成型，获得固体块状产品。本发明生产过程简单，操作简便，安全性好，无毒、无腐蚀，对环境兼容性好，不污染环境。产品表面张力低，在水中分散快，消泡快，抑泡时间长，用量少，原料来源广，性价比高，不仅用于造纸、污水处理行业，还适用于石油、选矿、化工等行业。
【专利说明】一种块状固体消泡剂及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工【技术领域】，涉及工业消泡剂，尤其是一种块状固体消泡剂及制备方法。
技术背景
[0002]纯净的液体不会形成稳定的泡沫，而当液体中混入了具有表面活性的物质后，搅动该液体，进入液体中的空气在液体介质中形成了稳定分散体，才会形成稳定泡沫。绝大多数生产过程泡沫会给生产带来困难，会使产品质量受到影响，因此必须抑止起泡或消灭泡沫。
[0003]泡和泡沫可加以利用，例如浮选、洗涤、灭火、除尘、制造泡沫塑料等；泡和泡沫也必须消除，例如发酵、涂料、造纸、锅炉用水、污水处理、印染等生产过程，此时，泡沫对生产带来危害，要克服泡沫危害，在众多行业生产中，都采用加入消泡剂的方法。
[0004]按物态来划分消泡剂的种类，有液态和固态两种。目前，大多数消泡剂为乳液型液体消泡剂；固体消泡剂外形又分粉状、粒状和块状三种。固体消泡剂克服了液体消泡剂不稳定，易分层，贮存期短，运输不方便等的弊病。而块状消泡剂，不仅运输、保管方便，且因体积大，使用时间可持久。块状固体消泡剂消泡力的优劣除与活性成分性能有关外，也与其释放度有关，活性成分的释放快慢可根据用户起泡液温度、起泡液流量、流动速度、冲力大小在生产时来调节块状消泡剂释放度，从而达到消、抑泡效果好、用量少的目的。目前，固体消泡剂活性成分有有机硅类、聚醚类、多元醇脂肪酸酯、酰胺类、高碳高醇等，其载体有羧甲基纤维素、碳酸钙、三聚磷酸钠、二氧化硅、分子筛、硅藻土、变性淀粉、食盐、蔗糖等等。
[0005]国内固体消泡剂出现在上世纪80年代，相继开发的产品主要是:
1985年中国专利CN 8510543A，固体分散型消泡剂。该专利制造出一种以酰胺、疏水硅液态烃、分散剂、矿物油、丙三醇酯复配的酰胺类固体分散性消泡剂。
[0006]1989年中国专利CN 88105244.2，工业用有机硅消泡剂的生产方法。该专利以聚硅氧烷与多种可食类助剂按1: 10?2: 5重量比进行复配，可得到高效粉末状消泡剂。
[0007]1993年，江苏化工研究院张骥红以二甲基硅油、二甲基硅油-二氧化硅、聚醚改性亲水性有机硅以及有机硅乳液型消泡剂化合物为消泡活性成分，以碳酸钠、二氧化硅、沸石、聚乙烯醇、醋酸乙烯-丙烯酸共聚物、高分子量聚醚等为载体，辅以起粘接、成膜、包裹作用的淀粉、羧甲基纤维素、硅酸钠、脂肪醇、脂肪酸酯等混合成粉状高硅油含量消泡剂。
[0008]1998年中国专利CN 98111116.5，豆类消泡剂。发明主要为碳酸钙，其余为硬脂酸甘油酯、豆榨及酸液复配成的固体消泡剂。
[0009]1998年中国专利CN 97110150.7，一种复合型消泡剂及生产工艺。由单硬脂酸甘油酯30?80份、轻质碳酸钙20?60份、米糠油2?20份及聚醚类化合物组成颗粒状消泡剂。
[0010]2000年，南宁市火炬新产品开发中心廖琳芳研制出凝膏状固体消泡剂。其以脂肪酸酯类物质制成，并在废水处理上应用。中华纸业，2001年第9期。[0011]2002年唐山师范学院化学系沈玉龙、张建生研制一种YS型固体有机硅消泡剂,其以硅油、气相白炭黑、复合乳化剂、消泡增效剂、赋形剂复配制成粉末状消泡剂；化工科技市场，2002年11期。
[0012]2005年济南四五六有限责任公司韩玉林、张美松以甲基硅油、羟基硅油、聚醚多元醇油酸酯、白炭黑、山梨醇、仲辛醇、4A沸石、食盐等成功复配一种粉末状固体造纸消泡剂的制备；造纸化学品，2005年第6期。
[0013]2008年中国专利CN 200810182220.5，氧化物负离子消泡剂的制备。发明一种用煅烧氧化钙或者煅烧氧化镁为消泡成分，配合树脂、助剂、负离子添加剂、固体基质等而形成的用于对塑料制品生产过程中在原料中添加的母粉消泡剂。
[0014]2010年中国专利CN 1010584416.4，一种固体消泡剂及制备方法。该发明载体(元明粉、磷酸三钠、变性淀粉、沸石、碳酸钙和硅藻土等)占50 %?90%，硅脂为活性成分占5%?20%，乳化剂(脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性聚有机硅氧烷、油酸聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚或蓖麻油聚氧乙烯醚等)占0.5 %?4 %，结构剂(聚丙烯酸、羧甲基纤维素呐、柠檬酸钠、柠檬酸钾和聚乙烯吡咯烷酮等)占I %?30 %，去离子水5 %?15 %，经混合造粒机造粒、干燥，而得颗粒状固体消泡剂。
[0015]2012年中国专利CN 201210566546.4，一种固体有机硅消泡剂的制备方法。该发明提出以甲基硅油、二甲基硅氧烷水解物、白炭黑及表面改性剂(三乙醇胺或正辛醇)在130?160°C下制成硅膏，然后加入聚醚改性硅油与乳化助剂(烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚)制成乳膏，取乳膏10?20份，载体(碳酸钠或碳酸氢钠)75?95份混合，即得固体消泡剂。
[0016]2013年中国专利CN 201210436193.6，固体消泡剂及其制备工艺。该发明提出以二甲基硅油、二氧化硅、司盘-60、吐温-80、聚乙二醇、石蜡为原料，经混合、冷却、成型机成型，制成圆棒状固体消泡剂。
[0017]本发明人2010年中国专利CN 201010614891.1，耐高温固体消泡剂及其制备方法。该发明提出以聚醚改性有机硅、甘油聚醚、甘油酯等活性成分经复合乳化剂乳化后，与复合无机盐复配，然后干燥、粉碎、过筛，即得粉状固体消泡剂。
[0018]目前，我国固体消泡剂以粉末状或颗粒状居多，虽然其可混合在粉料中使用，但在流动的起泡液中使用仍不理想，消抑泡能力不好控制，而开发一种既经济、原料来源又广，且适应在流动的起泡液中使用，方便在起泡液随意放进或取出的块状固体消泡剂十分必要。
【发明内容】
[0019]本发明的目的在于克服液体消泡剂不稳定，易分层，贮存期短，运输不方便等等弊病的同时，也解决粉状、粒状固体消泡剂对流动状态的起泡液不方便随时调节消泡剂用量的问题。
[0020]本发明是这样实现的:
一种块状固体消泡剂，其特征在于:包括以下重量份组分制成:复合脂肪酸盐10?90 ；活性成分I?20 ;乳化剂O?10 ;结构剂10?90 ;酸碱调节剂适量；
以上所述复合脂肪酸盐包括硬脂酸、硬化油、松香、椰子油、棕榈酸、棕榈油、月桂酸、蓖麻油、漆油、棉籽油、桕油、猪油、羊油中两种以上的脂肪酸与碱反应生成的盐。
[0021]以上所述活性成分包括改性有机硅油、乙撑双硬脂酸酰胺、石蜡、山梨醇椰子油酸酯、甘油单硬脂酸酯，、磷酸三丁酯中的两种以上化学物质。
[0022]以上所述乳化剂包括非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂中二乙二醇月桂酸酯、司盘类、烷基酚聚氧乙烯醚、季铵盐阳离子表面活性剂中的一种以上化学物质。
[0023]以上所述结构剂包括糖蜜、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硫酸铝、氯化钙、改姓膨潤土中的两种以上化学物质。
[0024]以上所述酸碱调节剂包括无机碱、无机酸、有机酸中的任何一种以上。
[0025]以上所述块状固体消泡剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)中和反应:根据块体产品对韧硬度、耐磨度、溶解度、温度适应性的要求，将确定脂肪酸品种和配比投入反应釜，边搅拌边升温，当温度达70 °C?80 1:时，滴加30 %氢氧化钠溶液进行反应，当温度达到120 °C?140 1:时，恒温18 min?22 min，进行不完全中和反应，基本完成脱水，得到中和度90 %?98 %的融溶复合脂肪酸盐，待用；
(2)乳化:在小于100°C温度条件下，边搅拌边将活性成分加入乳化釜中，然后将非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂慢慢加入活性成分中，在110 V?150 °C，搅拌20±2min,使物料充分混合均匀，待用；
(3)复配:在搅拌条件下，将已乳化好的活性成分缓慢加入到已反应好的融溶脂肪酸盐溶液中，待搅拌均匀后，再将结构剂加入，搅拌均匀，酌情用酸碱调节剂调整复配物料酸碱度；
(4)冷却包装:将复配物料冷却至85°C?95 °C，装入2 Kg塑料袋包装，然后，进一步冷却固化成型为块状固体产品。
[0026]本发明的优点和积极效果是:
1、本发明以多种脂肪酸按一定中和率进行中和反应，得到混合脂肪酸盐为载体，再将乳化成细小微粒的活性成分吸附其上，用结构剂调整固体消泡剂的韧硬度、耐磨度、溶解度、温度适应性、悬浮度，从而达到消泡、抑泡优良效果。
[0027]2、本发明生产过程简单，生产控制简便，条件不苛求；产品安全性好，难燃、不爆、无毒、无腐蚀，对环境兼容性好，不污染环境。
[0028]3、本产品表面张力低，在水中分散快，消泡快，抑泡时间长，用量少，原料来源广，价格较适宜，性价比高，具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。
[0029]4、本产品不仅用于造纸、污水处理行业，还适用于石油、选矿、化工等行业。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0031]实施例1
首先按比例重量份数硬化油30份，松香20份，棕榈油10份的混合脂肪酸投入有夹套带搅拌反应釜中，升温至80± I °C，加入按中和率要求在95±1 %的30 %液体氢氧化钠溶液对混合脂肪酸进行不完全反应，中和反应温度控制126 °C?130 °C，恒温20±2 min后，制备得到中和度95 %的复合脂肪酸盐，备用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油3份，石蜡5份，甘油单硬脂酸酯5份，乙撑双硬脂酸酰胺5份消泡剂活性成分，在145 V~150°C温度条件下，搅拌，再将乳化剂L-80 4份，季铵盐阳离子乳化剂1份混合表面活性剂慢慢加入到已搅拌均匀的活性成分中，恒温搅拌20 ± 2 min，使活性成分物料充分乳化，待用。将已乳化好的活性成分加入到已反应好的混合脂肪酸盐中，搅拌均匀，缓慢加入结构剂改性膨润土 5份，硫酸铝4份，氯化钙4份，糖蜜4份，继续搅拌均匀后，用酸或碱调节物料酸碱度至pH值在9。将调节好的物料降温至87±2 °C，用可装2 Kg物料的塑料袋包装物料，封口，平置包装物，进一步冷却固化成型，即得矩形块状固体消泡剂产品。
[0032]实施例2
首先按比例重量份数棕榈酸30份，桕油为20份，菜籽油10份的混合脂肪酸投入有夹套带搅拌反应釜中，升温至70± I °C，加入按中和率要求在90±1 %的30 %液体氢氧化钠溶液对混合脂肪酸进行不完全反应，中和反应温度控制120°C~125 °C，恒温20±2 min后，制备得到中和度90 %的复合脂肪酸盐，备用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油8份，山梨醇椰子油酸酯3.5份，甘油单硬脂酸酯5份消泡剂活性成分，在120 °C~125 °〇温度条件下，搅拌，再将乳化剂NP-30 4份，二乙二醇月季酸酯乳化剂0.5份混合表面活性剂慢慢加入到已搅拌均匀的活性成分中，恒温搅拌20±2 min，使活性成分物料充分乳化，待用。将已乳化好的活性成分加入到已反应好的混合脂肪酸盐中，搅拌均匀，缓慢加入结构剂改性膨润土 7份，超细硅酸铝8份，聚合氯化铝2份，糖蜜2份继续搅拌均匀后。用酸或碱调节物料酸碱度至pH在8.5。将调节好的物料降温至92± I °C，用可装2 Kg物料的塑料袋包装物料，封口，平置包 装物，进一步冷却固化成型，即得矩形块状固体消泡剂产品。
[0033]实施例3
首先按比例重量份数硬化油20份，桕油为20份，松香10份，椰子油为10份的混合脂肪酸投入有夹套带搅拌反应釜中，升温至75 ± I °C，加入按中和率要求在96 ± I %的30 %液体氢氧化钠溶液对混合脂肪酸进行不完全反应，中和反应温度控制130 °C~135 °C，恒温20±2 min后，制备得到中和度96 %的复合脂肪酸盐，备用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油10份，磷酸三丁酯3份，甘油单硬脂酸酯5份消泡剂活性成分，在125 V~128°C温度条件下，搅拌，再将乳化剂S-60 3份NP-30 2份慢慢加入到已搅拌均匀的活性成分中，恒温搅拌20±2 min，使活性成分物料充分乳化。乳化结束后，把复合脂肪酸与乳化好的活性成分复配，经搅拌均匀后，将结构剂改性膨润土 4份，超细硅酸铝6份，聚合硫酸铝2份，氯化钙3份，糖蜜2份在搅拌条件下缓慢加入上述混合物中，直至搅拌均匀。调节物料酸碱度PH在8.5，控制物料温度在86± I °C，用装2 Kg物料的塑料袋包装物料，封口，平置包装物，进一步冷却固化成型，即得矩形块状固体消泡剂产品。
[0034]实施例4
首先按比例重量份数的消泡剂载体成分:硬脂酸20份，桕油为20份，石蜡10份，椰子油为10份的混合脂肪酸投入有夹套带搅拌反应釜中，升温至78±1 °C，加入按中和率要求在97± 1%的30 %液体氢氧化钠溶液对混合脂肪酸进行不完全反应，中和反应温度控制120°C~125 °C，恒温20±2 min后，制备得到中和度97 %的复合脂肪酸盐，备用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油10份，石蜡3份，甘油单硬脂酸酯5份消泡剂活性成分，在115°C~125 °C温度条件下，搅拌，再将季铵盐阳离子乳化剂1份，司盘-60 4份乳化剂慢慢加入到已搅拌均匀的活性成分中，恒温搅拌20±2 min，使活性成分物料充分乳化。乳化结束后，把复合脂肪酸与乳化好的活性成分复配，经搅拌均匀后，将结构剂改性膨润土 4.5份，超细硅酸铝7份，聚合硫酸铝3.5份，糖蜜2份在搅拌条件下缓慢加入上述混合物中，直至搅拌均匀。调节物料酸碱度PH 7.5，控制物料温度在94± I °C左右，用装2 Kg物料的塑料袋包装物料，封口，平置包装物，进一步冷却固化成型，即得矩形块状固体消泡剂产品。
[0035]块状固体消泡剂性能的测试方法:
对于消泡剂而言，正确的性能测试十分重要，本消泡剂测试所用起泡液采用造纸业起泡介质，同时针对现场状态，将测试项目确定为三项内容:
(I)消泡效果的测定:
块状固体消泡剂样品配成10 %溶液；将造纸厂黑液(pH=12) 150 ml置于500 ml带刻度烧瓶中，启动搅拌，使起泡300 ml，停搅拌，用针筒抽取0.5 ml 10 %消泡剂溶液加入烧瓶中，启动秒表，每40 s记录一次泡沫下降ml数，由时间与泡沫下降速度关系判断消泡力的大小。时间越短，泡沫降得越快，消泡力为好。
[0036](2)抑泡效果的测定:待(I)烧瓶中泡沫不再下降后，重新启动搅拌30 min后记录泡沫上升高度，以时间越短，泡沫升得越快，表示抑泡力为差；如时间既长，又无泡沫升起，抑泡效果最好。
[0037](3)耐磨度的测定:
在500 ml三口烧瓶中，加入无离子水400 ml，取上同一块状固体消泡剂样品，切取正方形块状消泡剂16 g投进烧瓶中，启动1500 r/min搅拌，全过程恒温为40 V, 20 min后，取出消泡剂称量，重量越重，耐磨度越好。重复I次，误差在5 %为合理操作。
[0038]本发明产品与外来试样对比试验结果如下:
【权利要求】
1.一种块状固体消泡剂，其特征在于:包括以下重量份组分制成:复合脂肪酸盐10?90 ;活性成分I?20 ;乳化剂O?10 ;结构剂10?90 ;酸碱调节剂适量； 以上所述复合脂肪酸盐包括硬脂酸、硬化油、松香、椰子油、棕榈酸、棕榈油、月桂酸、蓖麻油、漆油、棉籽油、桕油、猪油、羊油中两种以上的脂肪酸与碱反应生成的盐。
2.根据权利要求1所述的一种块状固体消泡剂，其特征是:所述活性成分包括改性有机硅油、乙撑双硬脂酸酰胺、石蜡、山梨醇椰子油酸酯、甘油单硬脂酸酯酯、磷酸三丁酯中的两种以上化学物质。
3.根据权利要求1所述的一种块状固体消泡剂，其特征是:所述乳化剂包括非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂中二乙二醇月桂酸酯、司盘类、烷基酚聚氧乙烯醚、季铵盐阳离子表面活性剂中的一种以上化学物质。
4.根据权利要求1所述的一种块状固体消泡剂，其特征是:所述结构剂包括糖蜜、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硫酸铝、氯化钙、改姓膨潤土中的两种以上化学物质。
5.根据权利要求1所述的一种块状固体消泡剂，其特征是:所述酸碱调节剂包括无机碱、无机酸、有机酸中的任何一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种块状固体消泡剂的制备方法，其特征是:包括以下步骤: (1)中和反应:根据块体产品对韧硬度、耐磨度、溶解度、温度适应性的要求，将确定脂肪酸品种和配比投入反应釜，边搅拌边升温，当温度达70 °C?80 1:时，滴加30 %氢氧化钠溶液进行反应，当温度达到120°C?140 1:时，恒温18 min?22 min，进行不完全中和反应，基本完成脱水，得到中和度95 %?98 %的融溶复合脂肪酸盐，待用； (2)乳化:在小于100°C温度条件下，边搅拌边将活性成分加入乳化釜中，然后将非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂慢慢加入活性成分中，在110 °C?150 °C，搅拌20 min,使物料充分混合均匀，待用； (3)复配:在搅拌条件下，将已乳化好的活性成分缓慢加入到已反应好的融溶脂肪酸盐溶液中，待搅拌均匀后，再将结构剂加入，搅拌均匀，酌情用酸碱调节剂调整复配物料酸碱度； (4)冷却包装:将复配物料冷却至85°C?95 °C，装入2 Kg塑料袋包装，然后，进一步冷却固化成型为块状固体产品。
【文档编号】B01D19/04GK103550961SQ201310588782
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】关文华, 黄阁辉, 谢秀平, 蓝景艳, 关纪明, 黄震坤 申请人:南宁春城助剂有限责任公司