高沸硅油制备有机硅消泡剂的工艺研究

研究•开发
名礼*i 对則■，2016，30 ( 3 ) ：222 -224 SILICONE MATERIAL
高沸硅油制备有机硅消泡剂的工艺研究
李 书 兵 ，王 文 金 ，黄 潇 ，潘 潇 (兴发集团有机硅分厂，湖 北 宜 昌 443007)
摘 要 ：采用高沸硅油为原料制备了有机硅消泡剂，研究了高沸硅油与甲基硅油质量比、 白炭黑质量分 数 、硅膏制备温度等对消泡剂性能的影响。结果表明：反 应 温 度 1 4 0 _ 、 白炭黑质量分数1 . 5 % 、 高沸硅油 与二甲基硅油质量比0. 75:0. 2 5 时 ，制备的有机硅乳液消泡剂综合性能最优。
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螭机 4 封科
第 30卷
黑 表 面 含 大 量 一 O H ， 随 着 硅 膏 制 备 温 度 升 高 ， [5] 殷 树 梅 ，王志浩.高 效 有 机 硅 消 泡 剂 的 研 究 [J ].有机
更 易 与 硅 油 反 应 ， 即 一 O H 被 其 它 疏 水 基 团 替
硅 材 料 ，2010,24(4):218 -221.
组 成 ，表 面 张 力 低 ，易 于 分 散 而 起 消 泡 作 用 ，但
同 时 其 在 起 泡 液 中 的 溶 解 度 较 大 ，消 泡 效 果 持 久
性 较 弱 ，即 抑 泡 性 能 较 差 ；二 甲 基 硅 油 黏 度 较 高 (500 ~700 mPa- = ，主 要 由 长 链 聚 硅 氧 烷 组 成 ，
抑 泡 性 能 ：消 泡 性 能 测 完 后 连 接 并 启 动 气 泵 鼓 泡 ， 同 时 启 动 秒 表 ，泡 沫 高 度 升 至 100 m L 的
时 间 为 抑 泡 时 间 ，抑 泡 时 间 越 长 表 明 消 泡 剂 抑 泡
性能越好。
收稿日期：2015-05-28。 作者简介：李书兵（1974—），男，高级工程师，主要从事
23
10.3
不分
2
20
12.5
分
2.5
27
11.1
分
由 2可 ， 白
量分
，消 泡
时 间 先 下 降 后 上 升 ，抑 泡 时 间 则相 反 ，稳 定 性 逐
渐 变 差 。这 可 能 是 因 为 ：气 相 白 炭 黑 比 表 面 积
大 ，密 度 小 ， 是 一 种 良 好 载 体 ， 疏 水 处 理 （制
表 2 白炭黑质量分数对消泡剂性能的影响 白炭黑质量分数/ % 消泡时间A 抑泡时间/ m m 稳定性
2 结果与讨论
2. 1 高沸硅油与二甲基硅油质量比对消泡剂 性能的影响
按 前 述 步 骤 ，硅 油 总 质 量 及 其 它 条 件 保 持 不 变 ，调 整 高 沸 硅 油 与 二 甲 基 硅 油 质 量 比 ，所 得 各 消泡剂性能见表1。
2 . 2 白炭黑质量分数对消泡剂性能的影响
按 前 述 步 骤 ，高 沸 硅 油 与 二 甲 基 硅 油 质 量 比 0.750. 2 5 及 其 它 条 件 保 持 不 变 ，调 整 白 炭 黑 质
量 分 数 ，所 得 各 消 泡 剂 性 能 见 表 2 。
0.5
62
3.7
不分
1
44
8.5
不分
1.5
时 的 温 度 ，所 得 各 消 泡 剂 性 能 见 表 3 。
表 3 硅膏制备温度对消泡剂性能的影响
制备温度/ _ 消泡时间/s 抑泡时间/min
定
80
85
1.2
分
100
61
3.3
分
120
43
6.7
分
140
23
10.3
不分
160
21
11.7
不分
由 3 可 ， 着硅 制 备 度 升 ，消泡 剂 的 消 、 抑 泡 性 能 均 逐 渐 增 强 ，但 增 强 幅 度 逐 渐 缩 小 ，稳 定 性 提 高 。这 可 能 是 因 为 ：亲 水 性 白 炭
( 改 性 二 氧 化 硅 ）， 降 至 室 温 备 用 。
有 机 硅 消 泡 剂 制 备 ：在 三 口 烧 瓶 内 加 入 一 定 量 硅 膏 、 少 量 由 Span - 8 0 与 Tween - 8 0 复 配 的
乳 化 剂 ，混 合 均 勻 后 再 加 入 一 定 量 去 离 子 水 和 聚
技 有 限 公 司 ； 台 式 离 心 机 ：T G L - 1 6 , 湖 南 凯 达
科 学 仪 器 有 限 公 司 ；平 氏 黏 度 计 ：上 海 默 西 科 学
仪器有限公司。
1 . 2 有机硅消泡剂的制备
硅 膏 制 备 ：在 三 口 烧 瓶 中 按 一 定 比 例 加 入 二
甲 基 硅 油 、 尚 沸 硅 油 和 亲 水 型 白 炭 黑 ，加 热 至 一 ■ 定 温 度 反 应 5 ~ 8 h ，得 白 色 、流 动 性 较 好 的 硅 膏
1 实验
1 . 1 主要原料及仪器 高 沸 硅 油 ：2 5 _ 黏 度 50 ~ 150 m P a.s ， 自 制 ；
亲 水 型 白 炭 黑 ： -50 = 7 ~ 1 〇 " m ， 比 表 面 积 300 m2/ g ，工 业 级 ， 宜 昌 汇 富 硅 材 料 有 限 公 司 ； 二 甲 基 硅 油 ：2 5 _ 黏 度 500 ~ 7 0 0 m P a - s ，工 业 级 ， 宜 昌 科 林 硅 材 料 有 限 公 司 ；Span-80: A R ，西 陇 化 工 股 份 有 限 公 司 ；T w een -80: A R ， 国 药 集 团 化 学 试 剂 有 限 公 司 ；聚 乙 燦 醇 ：工 业 级 ，常州 艾迪尔进出口有限公司。
时 间 与 抑 泡 时 间 均 持 续 下 降 ，即消泡性能提高而
抑 泡 性 能 降 低 ，离 心 稳 定 性 由 不 稳 定 变 为 稳 定 。
这 可 能 是 因 为 ：消 泡 剂 分 子 通 过 扩 散 至 泡 沫 表
面 ，快 速 铺 展 、渗 透 ，取 代 部 分 原 泡 沫 壁 ，造 成
泡 沫 因 表 面 张 力 不 均 而 破 灭 [9]; 而 高 沸 硅 油 黏 度 较 低 （5 0 ~ 1 5 0 m P a_ = ， 主 要 由 短 链 聚 硅 氧 烷
代 ， 体 系 内 亲 水 型 白 炭 黑 表 面 羟 基 越 来 越 少 ， 具 [6] 李 艳 华 ，娄 桂 艳 ，刘玉杰.复配有机硅乳液消泡剂量的
有 疏 水 基 团 的 白 炭 黑 越 来 越 多 ， 表 面 自 由 能 降
研 制 [J].沈阳工业大学学报，2003，25 (6 ):539 - 541.
有机硅氯硅烷单体生产工作。 E - mail ：283771551@ 。
第 3期
李 书 兵 等 .高 沸 硅 油 制 备 有 机 硅 消 泡 剂 的 工 艺 研 究
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稳 定 性 能 ：将 消 泡 剂 放 入 离 心 机 中 ，转 速 3 000 r/ min离 心 30 m in , 观 察 消 泡 剂 是 否 分 层 。
成 硅 膏 ） 后 表 面 羟 基 含 量 减 少 ，表 面 自 由 能 降
低 ，分 散 性 得 到 改 善 ，有 助 于 增 强 硅 油 在 起 泡 体
系 中 的 分 散 能 力 ，且 能 阻 碍 已 乳 化 硅 油 小 液 滴 的
合 并 [12]。 消 泡 剂 分 子 必 须 达 到 一 定 粒 径 才 能 在
分 数 提 高 ，粒 径 增 大 ，消 泡 性 能 与 抑 泡 性 能 变
好 ；但 当 白 炭 黑 质 量 分 数 进 一 步 增 加 时 ，消 泡 剂
乳 液 虽 然 有 更 好 的 消 泡 活 性 ，但 粒 子 也 更 易 聚
集 ，最 终 导 致 消 、抑 泡 性 能 同 时 下 降 ，且 消 泡 剂
粒 子 过 大 时 ，在 离 心 分 离 过 程 中 也 不 稳 定 [14-16]。 综 上 考 虑 ，选 择 白 炭 黑 质 量 分 数 1. 5 % 。
2. 3 硅膏制备温度对消泡剂性能的影响
按 前 述 步 骤 ，高 沸 硅 油 与 二 甲 基 硅 油 质 量 比 0. 7 5 0 . 2 5 及 其 它 条 件 保 持 不 变 ， 改 变 制 备 硅 膏
[8 ]韩 克 达 ，冯 绍 森 ，张玉平.聚醚改性有机硅消泡剂量的
低 ， 分 散 性 改 善 ， 因 而 提 高 了 硅 油 在 起 泡 体 系 中
[7 ]娄 湘 波 ，周宇鹏.BX - 3 有 机 硅 消 泡 剂 的 研 制 [J ].有 机 硅 材 料 ，2000，（14): 1 5 -16.
的 分 散 能 力 ， 增 强 消 、 抑 泡 性 能 及 离 心 稳 定 性 。
乙 燦 醇 ，搅 拌 一 段 时 间 后 即 得 消 泡 剂 。
起 泡 液 制 备 ：奥 妙 洗 衣 粉 、 十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠 、 烷 基 酚 聚 氧 乙 烯 醚 （T X - 1 0 ) 、 水 按 质 量 比
0 . 5 : 0 . 5 : 0 . 5 : 9 8 . 5 加 入 广 口 瓶 中 ， 搅 拌 30 min
混均
。
1 . 3 有机硅消泡剂性能测试
消 泡 性 能 ：将 25 m L 起 泡 液 加 入 100 m L 具 塞 量 筒 中 ，上 下 震 荡 使 泡 沫 高 度 升 至 100 m L，
再 加 入 质 量 分 数 0. 0 2 %c 的 消 泡 剂 ， 同 时 启 动 秒
表测定泡沫消失所用时间。
乳 化 困 难 ，难 溶 于 亲 水 性 物 质 ，扩 散 能 力 较 差 ，
消 泡 效 果 较 小 ，但 其 在 起 泡 溶 液 中 溶 解 度 较 小 ，
消泡
久 较 ， 泡 能较 。
虑 消 泡 剂 性 能 及 制 备 成 本 ，选 择 高 沸 硅 油 与 二 甲 基 硅 油 质 量 比 0.75:0. 2 5 [10〜11]。