一种矿物油型消泡剂及其制备方法与流程

本发明涉及精细化工助剂，具体涉及一种矿物油型消泡剂及其制备方法。

背景技术：

1、消泡剂，也称消沫剂，是通过降低表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫的助剂。消泡剂主要分为三类：矿物油类、有机硅类和聚醚类，应用于生活和工业生产等领域，如目前市场上的低泡洗衣粉和洗衣液等，污水处理、海水淡化、工业发酵等行业对消泡剂均有不同程度的需求，而且消泡剂复配也能起到不同的效果。

2、矿物油主要是含有碳原子数比较少的烃类物质，多的有几十个碳原子，多数是不饱和烃，包括石蜡油、烷烃油、环烷油、芳烃油等。矿物油消泡剂属于非有机硅消泡剂，通常是以矿物油为主要成分，并含有消泡活性成分和乳化剂等组合物。

3、目前的矿物油消泡剂主要应用于涂料等领域，主要由矿物油、脂肪酸金属皂、脂肪酸酰胺、脂肪醇以及聚醚组成，矿物油本身具有一定的消泡作用，但主要作用为载体，由于其为不可再生资源，因此利用再生资源载体已成为发展趋势，但是目前完全替换矿油还没有成功案例，部分少量替换的产品还无法满足性能需求，成为了亟待解决的问题。

4、cn108744612a公开了一种矿物油消泡剂及其制备方法。该发明消泡剂原料配方含有羟基封端聚二甲基硅氧烷、疏水二氧化硅、烃油等。该发明制备的矿物油型消泡剂，不但能够抑制丁苯胶乳生产过程的聚合、汽提、灌装的有害泡沫；而且实现了对后序涂层的油缩、针孔、鱼眼，抑泡的有效控制。但是由于疏水颗粒的加入到时矿物油消泡剂稳定性受到影响。

5、cn200510088437.6公开了一种以三种不同结构的烃为载体、脂肪酸铝和二氧化硅为主要消泡物质，其中引入了一些取代基为2~6个碳原子的烷基改性硅油，容易引起涂层缺陷。

技术实现思路

1、本发明提供了一种矿物油型消泡剂，制备步骤如下，以重量份计：

2、s1将5~10份磷酸三丁酯、10~15份消泡活性物质、5~10份消泡助剂、5~10份脂肪酸甘油酯分别加入到40~60份矿物油中，混合搅拌20~30 min，搅拌转速为300~400 rpm，继续加入5~10份增稠剂，继续搅拌升温至70~100℃，保温1~2 h，降温至30~50℃，得到混合物a；

3、s2将上述混合物a与1~10份乳化剂混合均匀，待混合产物降至室温，转入磨砂机用1~2 mm锆珠研磨分散1~2 h，即得到本发明矿物油型消泡剂。

4、所述矿物油为白油、薄荷油、玉米油、液体石蜡、烷基苯中的至少一种；更优选的，所述矿物油为白油。

5、所述消泡活性物质为疏水颗粒；

6、所述疏水颗粒为疏水性二氧化硅、疏水性改性二氧化钛、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种；更优选的，所述疏水颗粒为疏水性改性二氧化钛。

7、进一步优选的，所述二氧化钛为金红石型。

8、所述消泡活性物质为疏水性改性二氧化钛与乙撑双硬脂酰胺按质量比（1~3）：1的混合物；更优选的，所述消泡活性物质为疏水性改性二氧化钛与乙撑双硬脂酰胺按质量比1.5：1的混合物。

9、所述疏水性二氧化硅的制备方法如下，以重量份计：

10、s1将10~15份微硅粉送入次磁选筛分机去除铁杂质，继续在700~800℃温度下进行高温纯化处理1~2 h，去除包覆在其表面的挥发性物质；

11、s2将s1所得微硅粉与疏水剂按比例混合，继续常温、常压下搅拌20~40 min，搅拌转速为400~600 rpm；

12、s3将s2所得混合物放入恒温干燥箱中，在180~250℃下，进行活化疏水1~2 h；

13、s4将s3所得进行超细化粉碎，超细化粉碎所得疏水性二氧化硅粒径为1000~2000目，便得所述疏水性二氧化硅。

14、所述疏水剂为烃、硅油、高级醇、有机硅醇、有机硅氯化物中的至少一种；更优选的，所述疏水剂为硅油。

15、进一步优选的，所述硅油为二甲基硅油。

16、所述微硅粉与疏水剂的添加质量比为（10~20）:1；更优选的，所述微硅粉与疏水剂的添加质量比为15:1。

17、所述消泡助剂为乙醚、异戊醇、聚醚、三乙醇胺、正辛醇、异辛醇中的至少一种；更优选的，所述消泡助剂为异戊醇。

18、所述脂肪酸甘油酯为单硬脂酸甘油酯、单棕榈酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、单油酸甘油酯中的至少一种；更优选的，所述脂肪酸甘油酯为单棕榈酸甘油酯。

19、进一步优选的，所述消泡助剂、乳化剂、增稠剂三者的质量比为4:3:4。

20、所述乳化剂为司盘20、司盘60、司盘80中的至少一种；更优选的，所述乳化剂为司盘60。

21、所述增稠剂为羟乙基纤维素、聚乙烯醇、海藻酸钠中的至少一种；更优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素。

22、本发明中主要原料的作用介绍如下：

23、矿物油白油：矿物油类消泡剂是以矿物油为主要消泡成分，为了改善效果，有时混合金属皂、硅油、二氧化硅等物质一起使用。此外，为使矿物油容易扩散到发泡液表面，或者使金属皂等均匀分散在矿物油中，有时还可投加各种表面活性剂。矿物油白油在矿物油消泡剂中的作用主要是作为载体和起到抑泡的作用。1.首先，矿物油白油作为载体，能够将消泡剂中的其他成分如活性剂、乳化剂等结合在一起，形成稳定的消泡剂。同时，由于矿物油白油的疏水性特点，它可以帮助消泡剂更好地在泡沫表面扩散，从而更有效地发挥消泡作用；2.其次，矿物油白油还可以起到抑泡的作用。它可以在泡沫的液膜上形成一层薄膜，破坏了液膜的完整性，使液膜的恢复和流动性遭到破坏，从而让泡沫破裂。同时，矿物油白油的表面张力较低，可以起到预防起泡的作用；3.此外，矿物油白油还具有低毒、无臭、无味的优点，因此在食品、医药等行业中也被广泛使用。

24、综上所述，矿物油白油在矿物油消泡剂中的作用主要是作为载体和起到抑泡的作用，它能够将其他成分结合在一起形成稳定的消泡剂，并在泡沫表面扩散，破坏液膜的完整性和流动性，从而达到消泡的作用。同时，它还具有低毒、无臭、无味的优点，适用于多种行业的使用。

25、磷酸三丁酯：磷酸三丁酯的消泡机理主要是通过其分子结构中的烷基链和磷酸根团来实现的。烷基链是一种疏水性的结构，能够与液体中的疏水性分子相互作用，从而形成一层薄膜。磷酸根团则是一种亲水性的结构，能够与液体中的水分子相互作用，从而增加薄膜的稳定性。当液体中存在气泡时，磷酸三丁酯的烷基链会向气泡表面聚集，形成一层薄膜。这层薄膜能够有效地降低气泡表面的张力，使气泡不易扩散和破裂。同时，磷酸根团也能够与液体中的水分子相互作用，增加薄膜的稳定性，从而进一步防止气泡的产生和扩散。总的来说，磷酸三丁酯通过干扰泡沫的稳定性，降低泡沫的表面张力，使泡沫破裂。它是一种优良的表面活性剂，能够迅速在泡沫表面扩散，降低泡沫的弹性模量，使得泡沫在受到外界扰动时更容易破裂。

26、磷酸三丁酯通过降低液膜的表面粘度，增加液膜的排液速度。综合来说，有以下几点：1.抑制起泡：磷酸三丁酯能在液体表面形成一层薄膜，阻断气泡的形成和扩散，从而抑制起泡现象的发生；2.快速消泡：磷酸三丁酯是疏水性分子，当它遇到气泡时，会迅速地分布在气泡膜上，使泡沫膜自身的平衡被打破，从而达到快速消泡的作用；3.降低粘度：磷酸三丁酯可以渗透到泡沫中，与液体分子相互作用，减少液体分子之间的相互吸引力，从而降低液体的粘度；4.稳定性：磷酸三丁酯对温度、ph值等因素的变化不敏感，具有较好的稳定性，可以在不同的工业和生产过程中保持消泡效果的持久性。

27、消泡活性物质：消泡物质在矿物油型消泡剂中的作用机理主要是通过消除泡沫表面的弹性，使泡沫破裂。具体来说，消泡物质可以吸附在泡沫表面，降低表面张力，使泡沫表面的弹性被破坏，从而引起泡沫的破裂。矿物油型消泡剂中的消泡物质通常是由多种成分组成的混合物，其中包括活性剂、载体和助剂等。这些成分通过协同作用，共同实现消泡效果。其中，活性剂是消泡物质的核心成分，它可以降低泡沫表面的弹性，使泡沫更容易破裂。载体和助剂则起到辅助作用，它们可以增加消泡物质的分散性和稳定性，使其更好地发挥消泡作用。在矿物油型消泡剂中，消泡物质的作用机理还包括以下几个方面：1.降低表面张力：消泡物质可以降低泡沫表面的表面张力，使泡沫表面的弹性被破坏，从而引起泡沫的破裂；2.吸附在泡沫表面：消泡物质可以吸附在泡沫表面，增加泡沫表面的湿润性，使泡沫更容易破裂；3.破坏泡沫膜的完整性：消泡物质可以渗透到泡沫内部，破坏泡沫膜的完整性，使液膜的恢复和流动性遭到破坏，从而让泡沫破裂；4.提高泡沫的流动性：消泡物质可以增加泡沫内部的流动性，使泡沫更容易变形和破裂。本发明消泡活性物质就是疏水颗粒疏水性改性二氧化钛复配乙撑双硬脂酰胺。疏水性改性二氧化钛和乙撑双硬脂酰胺复配后形成的消泡活性物质具有较强消泡性的原因主要有以下几点：1.协同作用：疏水性改性二氧化钛和乙撑双硬脂酰胺在复配后可能产生协同作用，即两种物质共同作用的效果大于各自单独作用的效果之和。这种协同作用可以提高消泡效率，更好地降低泡沫的稳定性；2.表面张力降低：乙撑双硬脂酰胺具有降低液体表面张力的能力，这有助于减少泡沫的表面张力，使泡沫更容易破裂。而疏水性改性二氧化钛则可以提供高表面活性，增加泡沫的润湿性和流动性，进一步促进泡沫的破裂；3.结构破坏：乙撑双硬脂酰胺的疏水性质使其能够插入到泡沫的液膜中，破坏泡沫的结构。而疏水性改性二氧化钛的近乎纳米尺寸可以进入到泡沫的微结构中，进一步破坏泡沫的稳定性；4.抗再起泡能力：乙撑双硬脂酰胺可以降低液体的表面张力，使泡沫更容易破裂，同时它也能阻止液体在破裂后立即重新形成泡沫，提高了消泡的持久性；5.润湿性和渗透性：疏水性改性二氧化钛具有高表面活性和良好的润湿性，可以快速渗透到泡沫内部，从而更有效地破坏泡沫结构。综上所述，疏水性改性二氧化钛和乙撑双硬脂酰胺复配后形成的消泡活性物质具有较强消泡性，主要是由于它们的协同作用、降低表面张力、破坏泡沫结构、抗再起泡能力以及良好的润湿性和渗透性等因素共同作用的结果。

28、综上所述，消泡物质在矿物油型消泡剂中的作用机理主要是通过降低表面张力、吸附在泡沫表面、破坏泡沫膜的完整性和提高泡沫的流动性等方面来实现的。

29、消泡助剂：消泡助剂在矿物油型消泡剂中的作用主要是协助消泡剂更好地发挥消泡作用。它可以帮助消泡剂更好地渗透到泡沫内部，破坏泡沫的稳定性，从而加速泡沫的破裂。此外，消泡助剂还可以提高消泡剂的分散性和稳定性，使其在运输和储存过程中不易变质。具体来说，消泡助剂可以通过增加泡沫表面的湿润性，使消泡剂更好地吸附在泡沫表面，从而加速泡沫的破裂。它还可以通过增加泡沫内部的流动性，使泡沫更容易变形和破裂。此外，消泡助剂还可以提高消泡剂的渗透能力，使其能够更好地渗透到泡沫内部，从而更有效地发挥消泡作用。需要注意的是，消泡助剂的种类和用量对矿物油型消泡剂的性能有很大影响，因此在实际应用中需要选择合适的消泡助剂并进行优化配比。

30、脂肪酸甘油酯：非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯能够提高疏水颗粒导致的矿物油消泡剂稳定性降低的影响，主要是通过以下作用机理：

31、1.降低界面张力：非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯具有降低界面张力的作用，可以减少疏水颗粒与空气界面的张力，使疏水颗粒更容易从矿物油消泡剂中释放出来，从而提高消泡剂的稳定性；2.形成界面膜：非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯可以在疏水颗粒与空气界面形成一层稳定的界面膜，可以防止疏水颗粒的聚集和沉淀，从而提高矿物油消泡剂的稳定性；3.改善分散性：非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯可以改善疏水颗粒在矿物油消泡剂中的分散性，使疏水颗粒更均匀地分布在消泡剂中，从而减少疏水颗粒的沉淀和聚集，提高消泡剂的稳定性；4.增加粘度：非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯可以增加矿物油消泡剂的粘度，从而减少疏水颗粒的移动和聚集，提高消泡剂的稳定性。

32、综上所述，非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯能够提高疏水颗粒导致的矿物油消泡剂稳定性降低的影响，主要是通过降低界面张力、形成界面膜、改善分散性和增加粘度等作用机理来实现的。这些作用可以有效地稳定矿物油消泡剂中的疏水颗粒，从而提高其消泡效果。

33、乳化剂：乳化剂也称为消泡剂助剂，其目的是增加乳化性能，从而增加消泡剂的正常发挥，也就是稳定性，通常占比在矿物油型消泡剂中比重为10%左右。乳化剂在矿物油型消泡剂中的作用主要是将活性成分（如矿物油）分散成小颗粒，以便更好地分散在油或水中，从而增加消泡效果。乳化剂还可以提高消泡剂的稳定性，使其在运输和储存过程中不易变质。

34、具体来说，乳化剂通过降低表面张力，使矿物油等活性成分更容易在泡沫表面扩散，从而破坏泡沫的稳定性。此外，乳化剂还可以通过形成乳化微粒，增加矿物油等活性成分与泡沫表面的接触面积，提高消泡效果。

35、需要注意的是，乳化剂的种类和用量对矿物油型消泡剂的性能有很大影响，因此在实际应用中需要选择合适的乳化剂并进行优化配比。

36、增稠剂羟乙基纤维素：增稠剂羟乙基纤维素在矿物油消泡剂中的作用机理主要是通过其增稠、悬浮、粘合、乳化、分散等性能来实现的。1.首先，羟乙基纤维素可以增加矿物油消泡剂的粘度，使其在泡沫表面形成一层厚厚的膜，从而抑制泡沫的破裂；2.其次，羟乙基纤维素还可以通过其悬浮性能，将疏水性颗粒稳定地分散在矿物油消泡剂中，防止颗粒的沉淀和聚集，从而提高消泡剂的稳定性；3.此外，羟乙基纤维素还具有乳化和分散性能，可以促进泡沫的破裂和液体的均匀分布，从而更好地发挥消泡作用。

37、综上所述，增稠剂羟乙基纤维素在矿物油消泡剂中的作用机理主要是通过增加粘度、悬浮疏水性颗粒、乳化和分散泡沫等方式来实现的，这些作用可以有效地提高消泡剂的稳定性和消泡效果。

38、本发明的有益效果：

39、1.本发明矿物油型消泡剂具有表面张力低、化学稳定性好、用量少、消泡速度快、与乳液相容性好、耐高温等优点；

40、2.本发明矿物油型消泡剂不仅价格低廉且应用广泛，可作为价格昂贵的有机硅等消泡剂的廉价替代品，可以适用于有机硅消泡剂不能适用的一些场合，比如在复膜胶生产过程中，有机硅消泡剂会对涂层造成硅斑、缩孔等问题；

41、3.本发明的矿物油型消泡剂制备方法简单，易操作，具有很好的耐酸碱性、耐高温性，同时原料来源方便，性价比高。