复合型乳液有机硅消泡剂的研究

大而降低 。但质量分数高了又不易乳化 , 同时还会增 加生产成本 。综合考虑 , 乳液中二甲基硅油的质量分 数确定为 20 %～25 %。 21112 二氧化硅对乳液稳定性和消泡效果的影响
疏水二氧化硅作为有机硅消泡剂的载体 , 可明显 改善消泡性能 , 当质量分数大于 5 %会使乳液分层 , 且影响消泡效果和成本 , 二氧化硅质量分数对消泡效 果的影响见表 2 。由表 2 可知 , 消泡时间随二氧化硅 质量分数增大而降低 , 综合考虑乳液稳定性和成本 , 最后确定在乳液中二氧化硅的质量分数为 2 %～3 %。 二氧化硅的混入方式也很重要 , 先将硅油与二氧化硅 混合均化为硅膏 , 然后进行热处理制成复合物 , 可防 止混合过程中填料结块 , 为改进硅油与二氧化硅的混 合效果 , 可在混合过程中添加二氧化硅质量 1 %～ 2 %的油酸 , 对二氧化硅表面进行高温疏水处理 , 可 保证二氧化硅充分润湿和分散均匀 , 从而使消泡剂的 消泡效果明显改善 , 乳液稳定性显著提高 。
2 结果与讨论
211 二甲基硅油及二氧化硅对乳液稳定性和 消泡效果的影响
21111 二甲基硅油对乳液稳定性和消泡效果的影响 作为消泡剂的主成分 , 二甲基硅油表面张力低 、
消泡能力强 、热稳定性好 、化学和生理惰性 , 加之不 溶于水 , 又不溶于动植物油及高沸点矿物油中 , 因 而 , 对大多数起泡介质能予以优异的消泡性能 。实验 表明 , 黏度为 100 mPa·s～1 000 mPa·s 的二甲基硅油 均可作为消泡剂的主成分 , 低黏度的二甲基硅油由于 表面张力小 , 易分散于发泡液中而起消泡作用 , 但溶 解性大 , 缺乏持久性 ; 相反黏度大的二甲基硅油抑泡 时间长 , 消泡效果较差 , 同时乳化困难 , 但溶解度 小 , 持 久 性 好 。综 合 考 虑 , 选 用 500 mPa ·s ～ 800 mPa·s的二甲基硅油 。二甲基硅油的质量分数对 消泡剂的性能有很大影响 , 如表 1 所示 。
Tween80 、十二烷基硫酸钠 、油酸 、羧甲基纤维素钠 (CMC) , 均为化学纯 。D90 - 2F 型电动搅拌机 , 杭州 仪表电机厂 ; WMZK - 01 型温度控制仪 , 上海医用仪 表厂 ; 101 - 1 型电热鼓风干燥箱 , 上海实验仪器总 厂 ; NDJ - 79 型旋转黏度计 , 上海天平仪器厂 ; PB 10 型酸度计 , 北京赛多利斯仪器仪表有限公司 ; TDL - 40B 台式离心机 , 上海安亭科学仪器厂 。
表 1 二甲基硅油的质量分数对消泡时间的影响 Tab11 Effect of dimethyl silicone mass fraction on defoaming time
w (二甲基硅油) / %
15
20
25
30
t (消泡) / s
21
11
9
6
由表 1 看出 , 消泡时间随二甲基硅油质量分数增
of silicon paste
硅膏试样
θ/ ℃
t/ h
稳定性
G1
Fra Baidu bibliotek
160
G2
170
G3
180
G4
180
G5
200
5
分层
6
分层
6
轻微分层
8
不分层
8
不分层
213 乳化剂种类及其质量分数对乳液稳定性 和消泡效果的影响
考 察 了 Span40 、Span80 、Tween20 、Tween40 、 Tween60 和 Tween80 的乳化性能 , 以制得稳定的消泡 剂乳液 (即离心不分层且水分散性较好) 为标准 , 考
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成 果 集 录 第 2 期 张国运等 :复合型乳液有机硅消泡剂的研究
目前 , 国外各大有机硅公司都拥有多种牌号的产 品 , 国内也有许多厂家生产有机硅消泡剂[2 - 9] , 但大 多需要使用乳化设备 , 如匀浆泵 、胶体磨 、均质器 等 。作者采用普通搅拌设备乳化硅油二氧化硅复合 物 , 制备了复合型 ( TS) 乳液消泡剂 。
1 实验部分
111 原料及仪器
二甲基硅油 , 100 mPa·s～1 000 mPa·s , 深圳棘 鹏硅氟材料有限公司 ; 二氧化硅 ( 2 μm～ 25 μm) 、 Span40 、 Span80 、 Tween20 、 Tween40 、 Tween60 、
7
212 反应温度和时间对硅膏稳定性的影响
在不同反应温度和时间进行硅膏的制备 , 结果见 表 3。 由表 3 可以看出 , 高于 180 ℃反应 8 h 制成的硅 膏稳定性好 。
表 3 反应温度和时间对硅膏稳定性的影响 Tab13 Effect of reaction temperature and time on stability
摘要 : 以二甲基硅油和二氧化硅组成的硅膏为主体成分 , Span - Tween 为复合乳化剂 , 羧甲基纤维素钠 (CMC) 为增稠剂 , 采用普通搅拌装置对硅膏在水相中进行复合乳化 , 制备了复合型 ( TS) 乳液消泡剂 。结 果表明 , 所制备的乳液消泡剂 pH 615～715 , 贮存期为半年以上 , 在乳液中二甲基硅油的质量分数为20 %～ 25 % , 二氧化硅的质量分数为 2 %～3 % , 复合乳化剂的 HLB 8～9 , 质量分数为 5 % , CMC 的质量分数为 015 % ; 同时认为二甲基硅油的黏度以及乳化剂和增稠剂的质量分数是影响产品性能的关键因素 。 关键词 : 表面活性剂 ; 二甲基硅油 ; 二氧化硅 ; 乳化剂 ; 消泡剂 中图分类号 : TQ42314 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 1803 (2007) 02 - 0128 - 03
第 37 卷第 2007 年 4
2期 月
China
日用化学工业
Surfactant Detergent & Cosmetics
VAolp.r3il72N0o07. 2
复合型乳液有机硅消泡剂的研究
张国运 , 刘玉婷 , 魏昌波
(陕西科技大学 化学与化工学院 , 陕西 咸阳 712081)
Preparation of TS emulsion type organic silicon defoamer
ZHANG Guo - yun , LIU Yu - ting , WEI Chang - bo (College of Chemistry and Chemical Engineering , Shaanxi University of Science and Technology , Xianyang 712081 , China)
Abstract : TS emulsion type organic silicon defoamer was preparaed using a paste composed of dimethyl silicone and silicon dioxide as the main material ;Span/ Tween blend as emulsifying agent and sodium carboxymethyl cellulose (CMC) as thickening agent. The emulsification process was carried out under water phase condition in a conventional mixing device. Experimental results showed that pH value of emulsion is 615～715. The quality of emulsion can be maintained for more than six months. In the emulsion , content dimethyl silicone is 20 %～25 % (mass fraction , hereinafter same) ,silicon dioxide is 2 %～3 % , Span/ Tween blend emulsifier is 5 % with HLB value of 8 ～9 , CMC is 015 %. The critical factors that affect the product performance are the viscosity of dimethyl silicone ,the content of emulsifier and the content of thickening agent . Key words : surfactant ; dimethyl silicone ; silicon dioxide ; emulsifying agent ; defoamer
112 硅膏的制备
在三口烧瓶中加入二甲基硅油 , 再加入一定量的 二氧化硅 , 搅拌 、升至 150 ℃～220 ℃, 保温 3 h～ 8 h , 然后降至室温 , 即成硅膏 。
113 TS 乳液型消泡剂的制备
在三口烧瓶中加入一定量的硅膏 、乳化剂 、助乳 化剂 , 搅拌 、升温 , 使乳化剂完全溶解 , 然后将一定 量的 、一定温度下的 CMC 的水溶液缓慢地加入到三 口烧瓶中 , 搅拌均匀 , 将定量的水升至一定温度 , 然
后将其缓慢地加入到三口烧瓶中 , 当乳液达到最大黏 度转相时 , 停止加水 , 充分搅匀后 , 再缓慢加入剩余 的水 , 搅拌 、自然冷却至室温出料 , 即得乳液型有机 硅消泡剂 , 改变组分的比例可得到一系列产品 。
114 消泡剂性能的测试
起泡液 :质量分数 2 %的十二烷基硫酸钠水溶液 。 振荡容器 : 100 mL 具塞量筒 。 动态 (离心) 稳定性 : 将乳液用去离子水稀释 5 倍 , 置于 3 000 r/ min 离心机中离心 30 min , 观察分层 情况 。 水分散性 : 将少量乳液加入装有去离子水的试管 中 , 轻轻摇荡观察在水中的分散情况 , 可将其分成 优 、良 、中 、差 4 个等级 。 消泡力测试方法 : 在 100 mL 的具塞量筒里 , 加 入 2 g 质量分数为 2 %的十二烷基硫酸钠起泡液 , 然 后加入 20 mL 水 , 振荡具塞量筒直到其产生 10 cm 高 的泡沫 , 然后加入质量分数为 1 %的消泡液 (以硅油 有效成分计 , 下同) 1 g , 同时用秒表计时 , 当泡沫 降至 2 cm 时停止计时 , 所得时间为消泡时间 。
表 2 二氧化硅质量分数对消泡时间的影响 Tab12 Effect of silicon dioxide mass fraction on defoaming time
w (二氧化硅) / %
110 115 210 215 310 315 410
t (消泡) / s 21 16 14 12 11 9
收稿日期 : 2006 - 07 - 12 ; 修回日期 : 2006 - 12 - 14 基金项目 : 陕西科技大学创新团队建设资助项目 (SUST - B54) 作者简介 : 张国运 (1970 - ) , 男 , 陕西周至人 , 硕士 , 电话 : (0910) 3579787 , E - mail : zhangguoyun @sust1edu1cn 。
有机硅消泡剂按其物理状态 , 主要分为 4 类[1] , 即硅油型 、硅油溶液型 、硅油混合物型和硅油乳液 型 。前 3 类只适用于非水体系 , 而硅油乳液型既适用 于水相也可用于油相 , 是一种常用型消泡剂 。乳液型 有机硅消泡剂消泡效果好 、用量少 、耐高温 、不挥 发 、无毒 、化学性能稳定 、不溶于起泡介质等 。