本发明涉及一种高效有机硅消泡剂的制备方法，属于消泡剂技术领域。
背景技术：
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，严重时甚至导致生产无法进行，在工业废水、生活污水、电镀废水、印染废水、石化废水、制糖废水、淀粉废水、酒精废液、造纸黑液等工业废水处理领域，气泡的影响尤为普遍，均需要解决消泡问题。废水处理过程中的消泡属于水性体系消泡，目前常用的消泡剂多为有机硅消泡剂，其具有与水性体系相容性好、成本低及表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、挥发性小、耐高温等苛刻条件、适应性广的特点。
在水性体系中应用的有机硅消泡剂一般为乳液形式，将难溶于水的有机硅等活性物质通过乳化剂、水等乳化制成水包油型乳液，加入起泡体系后，具有消泡活性的有机硅可有效分散在水相中，充分发挥消泡作用。但现有的有机硅消泡剂稀释稳定性和消泡持久性差，易发生漂油或破乳，其中的有机硅在废水处理过程中因废水受到剧烈搅动而逐渐分离析出，使消泡活性降低、消泡持久性不佳，往往导致需要重复添加消泡剂，从而使废水处理成本增加。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统有机硅消泡剂存在稀释稳定性和消泡持久性差，易发生漂油或破乳，其中的有机硅在废水处理过程中因废水受到剧烈搅动而逐渐分离析出，使消泡活性降低、消泡持久性不佳的缺陷，提供了一种高效有机硅消泡剂的制备方法，本发明以低含氢硅油为原料，经第一步酯化改性，第二步烷基改性有机硅油，制得具有广泛的相容性、耐高温、较低的稳泡性、较小的重涂问题的酯化及烷基共改性有机硅油，再以甲基三甲氧基硅烷为原料，硅烷偶联剂为改性剂，通过碱催化水解缩聚法制得聚甲基倍半硅氧烷微粉，并与白炭黑等装入反应釜中进行恒温搅拌，待加入羧甲基纤维素钠水溶液后转入高剪切乳化机中进行剪切，即得高效有机硅消泡剂，本发明通过制备得到消泡剂消泡速度快、抑泡时间长、分散性能优异且消泡持久性能突出，产品稀释稳定性佳，不易破乳，不漂油，且制备方法简单、成本低。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）量取100～120mL活泼氢含量为0.1～0.2%的低含氢硅油，3～5mL质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，加入反应釜中，在氮气氛围下，以300～400r/min搅拌20～30min，随后加热至100～105℃，再以1～5mL/min滴加500～600mL质量分数为10%丙烯酸酯异丙醇溶液，继续恒温搅拌反应3～5h，得酯化改性有机硅油；
（2）向上述酯化改性有机硅油中，加入2～4mL乙酸，1～2g硫代硫酸钠，并以300～400r/min搅拌15～20min，再以1～3mL/min滴加400～500mL质量分数为20%丙烯异丙醇溶液，同时加热至120～125℃，保温反应5～6h，随后减压蒸馏脱除低沸物，得酯化及烷基共改性有机硅油，备用；
（3）量取12～15mL硅烷偶联剂KH-550，加入600～800mL质量分数为1%氨水中，以300～400r/min搅拌1～2h后，在0～4℃恒温水浴下，以1～2mL/min滴加200～240mL甲基三甲氧基硅烷，持续搅拌6～8h，随后过滤，依次用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣3～5次，再将滤渣置于干燥箱中，在70～80℃下干燥4～6h，并装入研钵中研磨1～2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；
（4）按重量份数计，称取1～3份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，25～30份步骤（2）制备的酯化及烷基共改性有机硅油，1～4份白炭黑，装入反应釜中，加热至150～160℃，并以2000～3000r/min恒温搅拌2～3h，得有机硅膏；
（5）称取300～350g有机硅膏，18～20g司班80，20～25g吐温80，加入反应釜中，加热至80～90℃，以300～400r/min搅拌20～30min，再加入600～650mL质量分数为2.5%羧甲基纤维素钠水溶液，并以600～800r/min搅拌1～2h，随后转入高剪切乳化机中，以8000～10000r/min剪切15～20min，得高效有机硅消泡剂。
本发明的应用方法：将本发明制备的高效有机硅消泡剂在室温下投加至所含泡沫的废水中，控制投加量为0.4～0.6kg/t，随后按600～800r/min搅拌10～15min，即可。经检测，本发明制备的高效有机硅消泡剂比常规方法生产的有机硅消泡剂的使用效果及性价比更优，消泡效率可达98～99%，且稳定时间延长15～18%，具有操作简单，绿色环保，安全无毒，性价比高的优点。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制备的高效有机硅消泡剂制备工艺简单，原料易得，制备的有机硅消泡剂在保持良好消抑泡性能的同时，具有高效、稳定、耐碱和耐热的特点；
（2）本发明制得的高效有机硅消泡剂具有稳定性好，消泡速度快，用量少，无毒无味的特点，在造纸、油墨、涂料、化工等行业中消除及抑制泡沫具有优良的使用效果。
具体实施方式
量取100～120mL活泼氢含量为0.1～0.2%的低含氢硅油，3～5mL质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，加入反应釜中，在氮气氛围下，以300～400r/min搅拌20～30min，随后加热至100～105℃，再以1～5mL/min滴加500～600mL质量分数为10%丙烯酸酯异丙醇溶液，继续恒温搅拌反应3～5h，得酯化改性有机硅油；向上述酯化改性有机硅油中，加入2～4mL乙酸，1～2g硫代硫酸钠，并以300～400r/min搅拌15～20min，再以1～3mL/min滴加400～500mL质量分数为20%丙烯异丙醇溶液，同时加热至120～125℃，保温反应5～6h，随后减压蒸馏脱除低沸物，得酯化及烷基共改性有机硅油，量取12～15mL硅烷偶联剂KH-550，加入600～800mL质量分数为1%氨水中，以300～400r/min搅拌1～2h后，在0～4℃恒温水浴下，以1～2mL/min滴加200～240mL甲基三甲氧基硅烷，持续搅拌6～8h，随后过滤，依次用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣3～5次，再将滤渣置于干燥箱中，在70～80℃下干燥4～6h，并装入研钵中研磨1～2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份数计，称取1～3份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，25～30份酯化及烷基共改性有机硅油，1～4份白炭黑，装入反应釜中，加热至150～160℃，并以2000～3000r/min恒温搅拌2～3h，得有机硅膏；称取300～350g有机硅膏，18～20g司班80，20～25g吐温80，加入反应釜中，加热至80～90℃，以300～400r/min搅拌20～30min，再加入600～650mL质量分数为2.5%羧甲基纤维素钠水溶液，并以600～800r/min搅拌1～2h，随后转入高剪切乳化机中，以8000～10000r/min剪切15～20min，得高效有机硅消泡剂。
实例1
7.量取100mL活泼氢含量为0.1%的低含氢硅油，3mL质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，加入反应釜中，在氮气氛围下，以300r/min搅拌20min，随后加热至100℃，再以1mL/min滴加500mL质量分数为10%丙烯酸酯异丙醇溶液，继续恒温搅拌反应3h，得酯化改性有机硅油；向上述酯化改性有机硅油中，加入2mL乙酸，1g硫代硫酸钠，并以300r/min搅拌15min，再以1mL/min滴加400mL质量分数为20%丙烯异丙醇溶液，同时加热至120℃，保温反应5h，随后减压蒸馏脱除低沸物，得酯化及烷基共改性有机硅油，量取12mL硅烷偶联剂KH-550，加入600mL质量分数为1%氨水中，以300r/min搅拌1h后，在0℃恒温水浴下，以1mL/min滴加200mL甲基三甲氧基硅烷，持续搅拌6h，随后过滤，依次用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣3次，再将滤渣置于干燥箱中，在70℃下干燥4h，并装入研钵中研磨1h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份数计，称取1份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，25份酯化及烷基共改性有机硅油，1份白炭黑，装入反应釜中，加热至150℃，并以2000r/min恒温搅拌2h，得有机硅膏；称取300g有机硅膏，18g司班80，20g吐温80，加入反应釜中，加热至80℃，以300r/min搅拌20min，再加入600mL质量分数为2.5%羧甲基纤维素钠水溶液，并以600r/min搅拌1h，随后转入高剪切乳化机中，以8000r/min剪切15min，得高效有机硅消泡剂。
将0.2g本发明制备的高效有机硅消泡剂滴加到50ml的发泡液中，震动20下，即可。经检测，本发明制备的高效有机硅消泡剂比常规方法生产的有机硅消泡剂的使用效果及性价比更优，消泡效率可达98%，且稳定时间延长15%，具有操作简单，绿色环保，安全无毒，性价比高的优点。
实例2
量取120mL活泼氢含量为0.2%的低含氢硅油，5mL质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，加入反应釜中，在氮气氛围下，以400r/min搅拌30min，随后加热至105℃，再以5mL/min滴加600mL质量分数为10%丙烯酸酯异丙醇溶液，继续恒温搅拌反应5h，得酯化改性有机硅油；向上述酯化改性有机硅油中，加入4mL乙酸，2g硫代硫酸钠，并以350r/min搅拌20min，再以3mL/min滴加500mL质量分数为20%丙烯异丙醇溶液，同时加热至125℃，保温反应6h，随后减压蒸馏脱除低沸物，得酯化及烷基共改性有机硅油，量取15mL硅烷偶联剂KH-550，加入800mL质量分数为1%氨水中，以400r/min搅拌2h后，在4℃恒温水浴下，以2mL/min滴加240mL甲基三甲氧基硅烷，持续搅拌8h，随后过滤，依次用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣5次，再将滤渣置于干燥箱中，在80℃下干燥6h，并装入研钵中研磨2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份数计，称取3份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，30份酯化及烷基共改性有机硅油，4份白炭黑，装入反应釜中，加热至160℃，并以3000r/min恒温搅拌3h，得有机硅膏；称取350g有机硅膏，19g司班80，25g吐温80，加入反应釜中，加热至90℃，以400r/min搅拌30min，再加入650mL质量分数为2.5%羧甲基纤维素钠水溶液，并以800r/min搅拌2h，随后转入高剪切乳化机中，以10000r/min剪切20min，得高效有机硅消泡剂。
将0.3g本发明制备的高效有机硅消泡剂滴加到50ml的发泡液中，震动30下，即可。经检测，本发明制备的高效有机硅消泡剂比常规方法生产的有机硅消泡剂的使用效果及性价比更优，消泡效率可达98.5%，且稳定时间延长18%，具有操作简单，绿色环保，安全无毒，性价比高的优点。
实例3
量取110mL活泼氢含量为0.2%的低含氢硅油，4mL质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，加入反应釜中，在氮气氛围下，以350r/min搅拌25min，随后加热至103℃，再以3mL/min滴加550mL质量分数为10%丙烯酸酯异丙醇溶液，继续恒温搅拌反应4h，得酯化改性有机硅油；向上述酯化改性有机硅油中，加入3mL乙酸，2g硫代硫酸钠，并以350r/min搅拌18min，再以2mL/min滴加450mL质量分数为20%丙烯异丙醇溶液，同时加热至123℃，保温反应6h，随后减压蒸馏脱除低沸物，得酯化及烷基共改性有机硅油，量取14mL硅烷偶联剂KH-550，加入700mL质量分数为1%氨水中，以350r/min搅拌2h后，在2℃恒温水浴下，以2mL/min滴加220mL甲基三甲氧基硅烷，持续搅拌7h，随后过滤，依次用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣4次，再将滤渣置于干燥箱中，在75℃下干燥5h，并装入研钵中研磨2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份数计，称取2份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，28份酯化及烷基共改性有机硅油，3份白炭黑，装入反应釜中，加热至155℃，并以2500r/min恒温搅拌3h，得有机硅膏；称取330g有机硅膏，19g司班80，23g吐温80，加入反应釜中，加热至85℃，以350r/min搅拌25min，再加入625mL质量分数为2.5%羧甲基纤维素钠水溶液，并以700r/min搅拌2h，随后转入高剪切乳化机中，以9000r/min剪切18min，得高效有机硅消泡剂。
将0.3g本发明制备的高效有机硅消泡剂滴加到50ml的发泡液中，震动25下，即可。经检测，本发明制备的高效有机硅消泡剂比常规方法生产的有机硅消泡剂的使用效果及性价比更优，消泡效率可达99%，且稳定时间延长17%，具有操作简单，绿色环保，安全无毒，性价比高的优点。