一种水性油墨消泡剂组合物的制备方法与流程

本发明涉及一种水性油墨消泡剂组合物制备方法，隶属于精细化工。

背景技术：

1、在日常生活和工业生产过程中，由于种种原因体系会产生大量泡沫，直接影响到生产效率和产品质量，严重时可导致生产无法进行。近年来，国家大力推行环保措施，使用水性产品代替原先的溶剂型产品。水性产品生产制造过程中，不可避免的需要加入大量助剂以降低水体系的表面张力。对于水性油墨来说，它是由连结料、颜料、助剂等物质组成的均匀浆状物质，其中使用的助剂大部分是起分散和润湿等作用的表面活性剂。它们表面张力低，无论在生产过程中，还是在客户使用过程中，都会产生较多气泡，影响生产效率、涂膜的装饰性能，更重要地是严重降低了涂膜的保护功能和使用寿命。因此，水性油墨使用过程中的泡沫控制问题是比较重要的问题。

2、从物质组成上看，消泡剂主要分为矿物油类、聚醚类、有机硅类和改性有机硅类，具体应用到水性油墨体系中消泡剂主要矿物油类和改性有机硅比较受青睐。矿物油类消泡剂因为对油墨相容性较好，不会产生缩孔和鱼眼，早期被大量应用。但矿物油消泡剂，在表面活性剂种类繁多和复杂的现实情况下，消泡性能差和添加量大的弊端越发显现，最重要的是矿物油类消泡剂会影响油墨的光泽，所以，目前水性油墨中使用的消泡剂大多来自对改性有机硅或改性聚醚的研究。us2017158813介绍用环氧氯丁烷改性聚醚应用于水性油墨中；us201100392介绍了二氧化硅、矿物油、乳化剂制备的水性涂料和油墨中的消泡剂；高斯米特公司申请系列专利us6391831、us6001887、us5613988、us6187891都是围绕聚醚改性聚硅氧烷而展开的。国内的水性油墨专用消泡剂相对比较落后一些，颇多的专业技术资料依然围绕硅膏如何乳化制备乳液用于油墨的生产中，；例如cn113069796a介绍了一种使用端基异构醇醚封端聚醚改性硅油和二氧化硅制备形成硅膏，用这种硅膏在水性油墨体系消泡；cn109651617a介绍了一种使用含羟基聚醚改性有机硅制备乳液，在水性油墨中具有优异的消泡性能；cn108299938a介绍了一种聚醚改性硅油与硅氮烷改性纳米二氧化硅反应成硅膏，最后用山梨糖醇、吐温、羟甲基纤维素钠和硅膏混合、乳化即制备成油墨消泡剂，消泡时间短，抑泡时间长且无漂油现象。

3、上述专利在实施中出现的问题是聚醚改性聚硅氧烷的消泡能力不够，需要加入硅膏来提升消泡、抑泡性能，从而影响了消泡剂与油墨之间的相容性。因此，兼顾泡沫控制性能与相容性之间的问题一直是研究开发的重点。

4、本专利发明人通过大量的实验研究，用端侧含氢聚硅氧烷先和二氧化硅充分研磨混合，然后在催化剂的作用下形成空间结构的含氢聚硅氧烷，再与聚醚反应，得到的产物的泡沫控制性能比简单的聚醚改性聚硅氧烷与疏水粒子的混合后的产物的性能大幅度提高，这种产物再与具有中性对称结构的炔醇改性聚硅氧烷复配具有较好泡沫控制性能，也不易产生缩孔、缩边等副作用。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种水性油墨消泡剂组合物的制备方法，这种消泡剂能很好兼顾泡沫控制性能和表面控制性能。

2、本发明所述的一种油墨消泡剂组合物的组分包括端侧含氢聚硅氧烷、烯丙醇聚醚、催化剂、疏水粒子、炔醇改性聚硅氧烷。

3、a、端侧含氢聚硅氧烷

4、所述的端侧含氢聚硅氧烷具有以下结构：

5、

6、式(ⅰ)中，下标a和b为两个链节的下标。所述的端侧含氢聚硅氧烷在25℃的动力粘度为5～50mpa·s，含氢量为0.05～1.2％，且至少一个侧链硅氢键存在。

7、所述的端侧含氢聚硅氧烷的用量为油墨消泡剂组合物总质量的10～60％。

8、b、烯丙醇聚醚

9、所述的烯丙醇聚醚具有如下结构式：

10、ch2＝chch2o(eo)c(po)dr1

11、式(ⅱ)

12、式(ⅱ)中，下标c取值为5～20，下标d取值为0或1～10。r1为封端基团，选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基。

13、所述的烯丙醇聚醚的用量为油墨消泡剂组合物总质量的20～60％。

14、c、催化剂

15、所述的催化剂属于硅氢加成催化剂，选自金属铂、铑等金属的络合物，它们选自铂-醇络合物、铂-烯烃络合物、铂-醚络合物、铂-酮络合物、氯铂酸异丙醇溶液、铑-醇络合物、铑-酮盐络合物中的一种或多种。

16、所述的催化剂的用量为油墨消泡剂组合物总质量的5～20ppm。

17、d、疏水粒子

18、所述的疏水粒子为消泡剂组合物中的关键微粒，疏水粒子指的是金属氧化物，包括二氧化硅、氧化铝、氧化锌或氧化镁中的一种或多种。本发明优选疏水二氧化硅，比表面积为50～500m2/g。

19、一般地，疏水二氧化硅是由亲水性的二氧化硅和疏水剂在反应釜中通过加热、搅拌处理得到的。用于本发明所述的使得二氧化硅表面疏水的材料选自低粘度的三甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷、低粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三甲氯硅烷、二甲二氯硅烷、甲基三氯硅烷、四氯硅烷、硬脂酸、硬脂醇、八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷。

20、所述的疏水粒子是比表面积为120～400m2/g的气相疏水二氧化硅和比表面积为80～150m2/g的沉淀疏水二氧化硅的混合物，它们之间质量比为4:6～8:2。

21、所述的疏水粒子的用量为油墨消泡剂组合物总质量的3～20％。

22、e、炔醇改性聚硅氧烷

23、所述的炔醇改性聚硅氧烷是具有如下中心对称特征的结构式：

24、

25、式(ⅲ)中的下标e、f和g为对应链节的聚合度，e的取值为2～10；f的取值为0或1～4的整数；g的取值为1～6的整数。

26、所述的炔醇改性聚硅氧烷的用量为油墨消泡剂组合物总质量的10～60％。

27、上述制备油墨消泡剂组合物的质量百分数总和为100％。

28、所述的油墨消泡剂组合物的制备方法如下：

29、第一步，在容器中加入端侧含氢聚硅氧烷a和二氧化硅d，升温至50～120℃，保持转速为1000～12,000rpm强烈剪切混合，使得二氧化硅d充分分散；

30、第二步，向第一步得到的混合物中加入催化剂c，保温0.5～5h，让端侧含氢聚硅氧烷发生空间枝化反应，粘度变为原先的2～8倍；然后向其中加入烯丙醇聚醚b，继续保温，让端侧含氢聚硅氧烷和聚醚发生加成反应，形成聚醚在空间枝化聚硅氧烷的表面的透明产物；

31、第三步，向第二步得到的产物中加入炔醇改性聚硅氧烷，搅拌均匀，降至室温，即得到油墨消泡剂组合物。

32、本发明的油墨消泡剂组合物可以直接使用，也可以做成乳液使用。做成乳液涉及的原材料如下：

33、

34、所述的乳化剂指的是非离子表面活性剂，选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、直链脂肪醇聚氧乙烯醚、支链脂肪醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇单脂肪酸酯、失水山梨醇三脂肪酸酯、失水山梨醇单脂肪酸酯聚氧乙烯醚、失水山梨醇三脂肪酸酯聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种的混合物。

35、所述的增稠剂选自聚乙烯醇、卡波姆、汉生胶、纤维素醚类、聚丙烯酸酯和聚丙烯酰胺中的一种或多种的混合物。

36、所述的水是构成水包油型乳液的连续相，它是工业生产过程中的洁净水、工艺水或固态形式的冰。

37、根据乳液的放置时间长短要求，需要加入一定的防腐杀菌剂，所述的防腐剂选自5-氯-2甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、苯并异噻唑啉酮、辛基异噻唑啉酮、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺、2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇、山梨酸钾、对羟基苯甲酸酯、碘丙炔醇丁基氨甲酸酯、乳酸钠、苯甲酸钠中的一种或多种。

38、上述制备乳液的所有成分的质量百分数总和为100％。

39、所述的乳液型油墨消泡剂的制备方法如下：

40、室温条件下，向容器中加入油墨消泡剂组合物和乳化剂，在转速为300～2000rpm的转速下混合10～30min；然后在20～50min内向其中加入水并通过均质设备处理，使得乳液粒径控制在2～10μm，最后向乳液中加入增稠剂和防腐剂即得到乳液型油墨消泡剂。