一种丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液及其制备方法

本发明属于消泡剂，具体涉及一种丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液及其制备方法。

背景技术：

1、中国作为全球最大的纸及纸板生产国和消费国，造纸产量占比超过全球纸及纸板产量的四分之一。随着中国工业化的快速发展，2020年末全国纸及纸板总产量达到11555万吨，比2008年增长5140万吨。制浆造纸工业作为重要的基础原材料产业，在国民经济中占据重要地位，制浆造纸工艺流程运行的正常与否将直接影响制浆造纸产业的经济利润。泡沫是制浆造纸生产过程中经常出现的一个至关重要的问题，在生产过程中，泡沫控制不当会严重影响制浆造纸工艺条件的执行以及设备的正常运转，导致产品产量和质量降低。

2、目前，制浆造纸行业控制泡沫的方法主要有物理法和化学法两种。物理法是通过提高气泡液膜两端气体的透过速率来促进泡膜排液，使泡沫衰减因素大于稳定因素，从而减少泡沫数量，主要包括放置挡板或滤网、高速离心、蒸汽和加压减压等。化学法包括化学反应法和添加消泡剂法，其中化学反应法是通过所加特定试剂与起泡剂发生化学反应，降低起泡体系中起泡剂浓度，从而促使泡沫破裂；添加消泡剂可以通过改变气泡局部表面张力而达到消泡的目的。虽然物理法环保且可重复使用，但只能短时间去除表面泡沫，难以消除大量细密的泡沫，其受环境因素影响较大，还会增加造纸企业设备投入和维修保养费用。而化学反应法在实际应用前需确定起泡剂成分，并且所加试剂与起泡剂产生的难溶性物质会对设备产生危害。生产实践证明，利用消泡剂控制泡沫是最经济有效的措施，该方法不需要改变原本的生产工艺流程，也无需大量的设备投资和维修保养费用，效果理想，操作方便，已在制浆造纸工业中得到广泛的应用。

3、消泡剂是指能够通过降低水、溶液、悬浮液等液体的表面张力，减少甚至消灭泡沫或防止泡沫形成的物质，德国物理学家quincke在19世纪首次提出了化学方法消泡，如乙醚蒸汽可消除肥皂泡，到目前为止消泡剂已经历了四次更新换代。第一代消泡剂为高碳醇类消泡剂，主要以矿物油类、醇类、酰胺类、脂肪酸及其衍生物等为代表，具有原料易得、价格低廉且环保性能高等优点，在满足使用条件的场合具有明显优先性，但其消泡效率低，专用性强，仅适用于发泡能力较差、所受剪切力较小的溶液体系，且其对温度比较敏感，若系统温度超过55℃，将严重影响其消泡效果。聚醚类消泡剂是第二代消泡剂，其主要成分聚醚是由环氧乙烷和环氧丙烷组成的线型共聚物，是一种性能优良的水溶性非离子型表面活性剂，能够有效地降低起泡体系的表面张力，具有较强的抑泡能力，且部分品种能够耐高温、耐强酸强碱，但其破泡速率低，使用条件受温度限制(使用温度高于浊点)，在泡沫严重时，聚醚类消泡剂无法迅速去除泡沫，必须重新添加消泡剂才能达到理想消泡效果，但在制浆造纸生产中过度添加该类产品会影响纸张施胶效果，所以应严格控制其添加量。第三代消泡剂为有机硅类消泡剂，有机硅类消泡剂主要是由有机硅成分与其他助剂配以适量水经机械乳化而成，具有表面张力小、表面活性高、消泡性能强、用量少、无毒、无污染、热稳定性与化学稳定性高等优点，但该消泡剂在消泡过程中其活性会逐渐丧失，其抑泡效果有时不能满足实际生产需求，且有机硅昂贵的价格也限制了其在制浆造纸行业中的广泛应用。在前三代消泡剂的基础上，又发展出第四代消泡剂——聚醚改性有机硅消泡剂，该类消泡剂是通过化学接枝改性技术在聚硅氧烷链上引入聚醚链段制备而成，在废纸脱墨中的使用效果均不理想。

4、制浆造纸工业用消泡剂中高碳醇类和聚醚类消泡剂消泡效率较低，而有机硅类消泡剂虽然消抑泡能力强，但其体系相容性较差，在造纸涂料中使用易产生润湿缺陷。丁炔二醇二乙氧基醚(beo)在分子结构和性能方面与分子级消泡剂相似，同样含有炔基和两个醇羟基，具有低泡和润湿的优点，常在涂料工业中用作润湿剂和流平剂。其特殊分子结构可与含氢聚硅氧烷发生氢化硅烷化反应，制备新型有机硅表面活性剂，产物可兼具有机硅表面性活性剂和炔二醇表面活性剂的优点，甚至可能会具有协同效应，具有更优的消泡性甚至润湿性等多种性能，适用于制浆黑液和造纸涂料等起泡体系，因此完善丁炔二醇醚改性有机硅表面活性剂改性、乳化和复配技术，制备出方法简单，可大规模生产，适用于制浆造纸工业的丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂迫在眉睫。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的第一技术问题在于提供一种丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液的制备方法，可简单大规模生产丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液。本发明所要解决的第二技术问题在于提供一种丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液，乳化程度提高，表面张力降低，具有良好的消抑泡能力和稳定性。本发明所要解决的第三技术问题在于提供一种丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液的应用，在造纸涂料的应用中具有更低的润湿缺陷。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液的制备方法，将硅膏和硅树脂混合搅拌溶解，溶解后加入psi-eo和混合乳化剂，搅拌均匀后加入去离子水再进行搅拌，得到w/o型乳液，然后再加入cmc-na水溶液搅拌，得到o/w型乳液，即丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液。

4、进一步的，具体步骤如下：

5、1)硅膏的制备：将甲基硅油、107硅橡胶和疏水型纳米二氧化硅加入烧瓶中，在130℃条件下搅拌3h，即得硅膏；

6、2)cmc-na水溶液的制备：将cmc-na加入去离子水中，在60℃水浴锅中搅拌溶解30min，制得浓度为0.8％的cmc-na水溶液；

7、3)硅膏的乳化：将步骤1)制备得到的硅膏和硅树脂混合，在60℃搅拌1h后溶解，溶解后加入psi-eo和混合乳化剂，在60℃下搅拌均匀后加入去离子水，再搅拌，得到w/o型乳液，然后加入步骤2)制备得到的cmc-na水溶液，搅拌，得到o/w型乳液，即丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液；其中，硅膏与cmc-na水溶液的质量比为2：3。

8、进一步的，步骤1)中，甲基硅油的粘度为500mpa·s。

9、进一步的，步骤1)中，107硅橡胶的粘度为5000mpa·s。

10、进一步的，步骤1)中，甲基硅油和107硅橡胶的质量比为1～3：1～3，所述疏水型纳米二氧化硅为白炭黑，白炭黑的质量为甲基硅油、107硅橡胶和白炭黑总质量的4～8％。

11、进一步的，步骤3)中，cmc-na水溶液的添加量为0.2～0.5％。

12、进一步的，步骤3)中，psi-eo的添加量为2～6％，硅树脂的添加量为1～5％。

13、进一步的，步骤3)中，混合乳化剂为span80/tween60、span60/tween60、span60/tween80和span80/tween80中的一种或几种，添加量为4～8％，hlb的值为9～11。

14、进一步的，所述方法制备得到的丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液。

15、进一步的，所述的丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液在造纸涂料中的应用。

16、有益效果：相比于现有技术，本发明的优点为：

17、(1)本发明制备丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液，将丁炔二醇醚改性有机硅与硅膏和硅树脂进行复配，以span/tween复合物为乳化剂，经两相转化法制得丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂，该方法简单，可大规模生产，具有广泛的应用前景。

18、(2)本发明制备得到的丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液，具有优异的消抑泡能力和乳液稳定性，与市售聚醚改性有机硅消泡剂相比，本发明消泡剂具有更强的消泡能力。

19、(3)本发明制备得到的丁炔二醇醚改性有机硅消泡剂乳液，乳化程度高，表面张力降低，在造纸涂料的应用中具有更低的润湿缺陷。