用长链烷基硅油制备硅膏及其在矿物油消泡剂上的应用

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矿物油消泡剂广泛应用于造纸、涂料、纺织、污水处理等水相体系中消泡,其具有优异的自分散性,极高的性价比,使用后不影响产物性能等优点,但矿物油消泡剂也存在消抑泡性能差,复配的各组分相容性差等问题。由于硅膏是水相体系中的高效消泡活性物质,将其复配到矿物油消泡剂中,可以在水相体系中发挥协同消泡作用,从而改善矿物油消泡剂的缺陷。本文主要合成了长链烷基硅油和硅膏,对硅膏的制备机理进行了初步的探索,然后将硅膏复配到矿物油消泡剂中,制备出性能优异的矿物油消泡剂。主要内容包括:(1)采用含氢硅油和1-十二烯在铂催化剂作用下进行硅氢加成反应成功制备出长链烷基硅油,对制备长链烷基硅油的工艺进行了优化与分析。在最佳的工艺条件下,制备的长链烷基硅油粘度为196 m Pa·s,表面张力为22.3 m N·m-1,硅氢加成反应的转化率达到98%以上。(2)采用长链烷基硅油和气相二氧化硅在高温搅拌的条件下制备硅膏,对硅膏的制备工艺进行了优化,并探究了硅膏的制备机理。硅膏最佳的制备工艺是:在开始制备长链烷基硅油时加入气硅,这样在制备长链烷基硅油的同时也制备了硅膏。硅膏的制备机理是:长链烷基硅油中未反应的硅氢键,与疏水气硅表面的羟基,经过化学反应而得到的混合物。通过纳米颗粒分析仪测量气硅的粒径,反应后气硅的粒径从18nm增大到59nm,说明气硅颗粒表面接枝部分长链烷基改性硅油,生成“多尾巴蝌蚪”的大分子构形。将最佳制备工艺的硅膏复配到矿物油消泡剂中,测得消泡时间为19s,抑泡时间为23.7min。(3)引入有机膨润土来延缓消泡剂中气硅的团聚沉降,优化了有机膨润土最佳的活化工艺。有机膨润土最佳的活化工艺是:95 wt%乙醇溶液作为活化剂,其添加量占有机膨润土质量的30%,采用18mm转头均质机在14000rpm转速下高速分散5min。当有机膨润土质量分数为1.5%时,消泡剂的储存时间达到47天,并对有机膨润土的防沉降机理进行探索。(4)采用硅膏为消泡活性物质,矿物油为载体,聚醚为助消泡剂,复配乳化剂,有机膨润土为防沉剂,按照一定质量比例进行复配,制备出性能优异的矿物油消泡剂。采用单因素法,探索与优化了消泡剂的制备工艺,并对其性能进行表征和分析。矿物油消泡剂优化后的制备工艺是:26号白油质量分数为80%,硅膏质量分数为10%,乳化剂(Span80:Tween80=5:1)质量分数为6%,PPG800质量分数为3%,有机膨润土SD-1质量分数为1%。制备的矿物油消泡剂的粘度为247m Pa·s,表面张力为23.0m N·m-1,储存时间为38天,涂层缩孔情况为5级,消泡时间为22s,抑泡时间为19.2min。与市售的日本某消泡剂相比,自制的消泡剂具备优异的消抑泡性能和分散性能,良好的储存稳定性,同时制备工艺简单,具备较好的经济效益和应用前景。
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