專利名稱：：一種造紙制漿用的有機(jī)硅消泡劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種消泡劑及其制備方法，具體涉及一種造紙制漿用的有機(jī)硅消泡劑及其制備方法，本發(fā)明屬于精細(xì)化學(xué)品
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：造紙是國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的重點(diǎn)工業(yè)，隨著現(xiàn)代造紙技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種紙的產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大提高。但是由于造紙業(yè)的發(fā)展，也造成了嚴(yán)重的水體污染。特別是在紙漿生產(chǎn)及造紙廢水的處理中，泡沫問題尤為突出。泡沫是由于造紙制漿原料中含有脂肪酸、樹脂酸等天然物質(zhì)，與加入的燒堿、硫化堿等化學(xué)藥品發(fā)生反應(yīng)生成脂肪酸皂、樹脂酸皂等起泡物質(zhì)，再加上纖維素等高分子物質(zhì)的穩(wěn)泡作用，以及在漿料的流送和混合時(shí)將大量空氣帶入漿料體系就形成了的。這些穩(wěn)定的泡沫給后續(xù)工序如洗滌、輸送、漂白等帶來很大的困難，導(dǎo)致漿料流失，降低洗漿真空度，影響紙漿的洗凈度，從而影響生產(chǎn)設(shè)施的正常運(yùn)行，造成了生產(chǎn)效率降低和環(huán)境污染。制漿工序洗滌下來的廢水通常稱作黑液，溫度高達(dá)80°C以上且堿性強(qiáng)，pH值多為13以上。含有高濃度的脂肪酸皂、樹脂酸皂等起泡和穩(wěn)泡物質(zhì)，為方便操作和提高紙漿堿回收率，也必須對(duì)黑液進(jìn)行消泡處理。黑液的溫度和堿度都是很高的，普通的有機(jī)硅消泡劑雖然能消泡，但使用量比特殊組分的有機(jī)硅消泡劑要大得多。有機(jī)硅消泡劑既具有消泡速度快，抑泡效果好的特點(diǎn)，同時(shí)，其使用劑量低，化學(xué)惰性好，無毒，能在苛刻的條件下發(fā)揮作用。但有機(jī)硅消泡劑的價(jià)格較非硅系消泡劑的要高，這是制約其應(yīng)用的重要因素之一。乳液消泡劑本身是一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)體系，一般來說，一種消泡劑不能做到消、抑泡都優(yōu)良，只能取其平衡。本發(fā)明的制漿消泡劑是通過硅脂混合物提供優(yōu)秀的抑泡性能和硅油混合物提供優(yōu)秀的消泡性能，通過兩者結(jié)合，在多元乳化劑的作用下得到狀態(tài)良好，性能優(yōu)異的產(chǎn)品，能滿足制漿廠和多種水體系的需求。Kulkarni等人在美國專利第4395352號(hào)中，將控泡組合物中的聚二甲基硅氧烷的25°C黏度限制在5000-30000Cst的范圍內(nèi)，用來獲得一種消泡劑；中國專利CN1807512A采用添加填料顆粒以及特定通式的有機(jī)聚硅氧烷樹脂來提高消泡性能；專利CN101360543A公開了采用添加填料、催化劑以及有機(jī)硅樹脂來反應(yīng)得到組合物用于控制泡沫的方法；專利CN1583212A介紹了一種親水性顆粒與硅油經(jīng)過高溫處理后制備消泡劑應(yīng)用于高溫強(qiáng)堿性的環(huán)境。縱觀這些有機(jī)硅消泡劑的組分以及生產(chǎn)工藝，可能不會(huì)得到理想的消、抑泡效果，或者是采用親水性顆粒，要再將硅脂組分進(jìn)行復(fù)雜的工藝處理才能得到所需的消泡效果，從而導(dǎo)致生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)起來存在一定的困難。就目前的發(fā)展而言，更多的原料廠家致力于做出消泡劑的適合組分，而價(jià)格經(jīng)過市場的協(xié)調(diào)也趨于合理化。通過外購一些特殊原料，大大簡化了生產(chǎn)工藝，而且得到性能優(yōu)異的產(chǎn)品，更適合于工業(yè)生產(chǎn)化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種制漿用的乳液型消泡劑及其制備方法是針對(duì)上述問題而進(jìn)行3的，本發(fā)明的目的是發(fā)明了一種制漿用的乳液型消泡劑克服了上述有機(jī)硅消泡劑的缺陷，通過對(duì)市場上原料的調(diào)查研究，采用普通的原料以硅脂混合物和硅油混合物作為消泡組分，兼顧了消、抑泡效果平衡的問題，解決了硅脂黏度過大難以乳化的問題，并相對(duì)大大簡化了生產(chǎn)工藝，使產(chǎn)品能在高溫強(qiáng)堿的體系下滿足生產(chǎn)需求。并可以應(yīng)用到大部分水相體系中用于消泡，在生產(chǎn)過程中狀態(tài)、性能穩(wěn)定，不失為一種價(jià)格低廉、效果優(yōu)異的乳液型消泡劑。本發(fā)明就是為了解決上述問題，解決制漿廠存在的有害泡沫問題，以及現(xiàn)有有機(jī)硅消泡劑消、抑泡不能兼顧、生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，硅脂黏度過大難以乳化，生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)起來存在一定的困難的問題，提供一種制漿用的乳液型消泡劑及其制備方法。本消泡劑采用最基礎(chǔ)的有機(jī)硅原料配制，在生產(chǎn)中具有價(jià)廉、安全、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明的第一方面，一種制漿用的乳液型消泡劑，由以下組分組成，按重量份數(shù)計(jì)(1)消泡活性物質(zhì)220份；(2)乳化劑18份，是非離子型的表面活性劑；(3)增稠劑25份;(4)分散介質(zhì)水7095份；所述消泡活性物質(zhì)包括硅脂混合物和硅油混合物；按照消泡活性物質(zhì)重量百分比計(jì)，硅脂混合物的用量為40%60%，硅油混合物的用量10%50%。各組分的構(gòu)成及其在所述制漿用的乳液型消泡劑中所占比例詳細(xì)介紹如下(1)硅脂混合物a聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷，其結(jié)構(gòu)通式如下(-Si(CH3)20)_)n其中，取代基可以是氫、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。這里采用的是三甲基硅氧基封端的二甲基硅油，是市場上可購得的各種液體三有機(jī)硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷，可以是采用不同的方法制備，二甲基硅油25°C的黏度為500300000cst，以10000lOOOOOcst為最佳。聚二甲基硅氧烷用量為硅脂混合物的6090%。b固體疏水顆粒本發(fā)明所述的固體疏水顆?？梢允嵌趸琛⒍趸仭⒀趸X、氧化鋅、金屬皂等中的一種物質(zhì)或者混合物。本發(fā)明優(yōu)選疏水二氧化硅。疏水二氧化硅是經(jīng)過疏水劑處理的，可以是用六甲基二硅氮烷處理的，也可以是采用聚二甲基硅氧烷處理的。疏水二氧化硅比表面積至少50m2/g，優(yōu)選200300m2/g，固體疏水顆粒占硅脂混合物總量的520%。c固體有機(jī)硅樹脂本發(fā)明所述的固體有機(jī)硅樹脂是高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷。該樹脂是主要由R23Si01/2(M)單元及Si04/2(Q)單元組成的有機(jī)聚硅氧烷樹脂。M單元與Q單元的摩爾比范圍為0.52.0。本發(fā)明優(yōu)選甲基乙烯基MQ硅樹脂，MQ比值優(yōu)選0.60.9，有機(jī)硅樹脂占硅脂混合物質(zhì)量的520%。(2)硅油混合物4硅油混合物是至少兩種不同黏度的三甲基硅氧基封端的二甲基硅油混合物，是市場上可購得的各種液體三有機(jī)硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷，可以是采用不同的方法制備，硅油混合物25°C的黏度為20lOOOcst，以100lOOOcst為最佳。硅油混合物用量為活性物含量的1050%。(3)乳化劑乳化劑可以用非離子乳化劑、陰離子乳化劑、陽離子乳化劑以及兩性乳化劑等。通過乳化劑將活性組分分散在水中，形成0/W型乳液。本發(fā)明優(yōu)選非離子型乳化劑。可以是烷基酚聚氧乙烯系列、脂肪醇聚氧乙烯酯系列或者油酸聚氧乙烯醚系列等，例如是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、3-60、!~-60、5-80、11-80、硬脂酸聚氧乙烯醚、單硬脂酸甘油酯、蓖麻油聚氧乙烯醚等。乳化劑一般采用多元乳化劑構(gòu)成，HLB值為810，用量為活性物含量的1025%。(4)增稠劑增稠劑主要起到穩(wěn)定乳液的作用，可以是所有已知可增稠水包油體系的增稠劑。這些增稠劑包括天然增稠劑，如多糖、藻酸鹽等，其中包括常見的瓜爾豆膠、黃原膠等；改性的有機(jī)聚合物，如羧甲基纖維素，合成增稠劑，如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。本發(fā)明采用羧甲基纖維素類的增稠劑，用量一般占乳液總量的25%。本發(fā)明所述的制漿消泡劑的制備方法是采用以下步驟來實(shí)現(xiàn)的(1)硅脂的制備先將聚二甲基硅氧烷和無機(jī)疏水顆粒、固體有機(jī)硅樹脂常溫下采用攪拌機(jī)混合均勻；然后持續(xù)攪拌并將所得的混合物加熱至120180°C，優(yōu)選混合物加熱溫度為140160°C，加熱時(shí)間為15小時(shí)，優(yōu)選加熱時(shí)間為23小時(shí)；最后自然冷卻到室溫得到硅膏組分。(2)消泡劑乳液的制備將所有油相組分稱量加入乳化釜中，升溫至5080°C，攪拌使得組分混合均勻，然后將一定溫度的熱水緩緩加入反應(yīng)釜中，同時(shí)加大攪拌力度，當(dāng)完成相轉(zhuǎn)變后，停止加熱水，邊攪拌邊將含有增稠劑的常溫水加入乳化釜中，均質(zhì)一定時(shí)間調(diào)節(jié)粒徑，隨后冷卻至常溫即得乳液型消泡劑。分散介質(zhì)水選用5080°C熱水。乳液的粒徑控制在520iim。本發(fā)明的消泡劑可以在制漿工段的洗漿機(jī)、黑液槽或者離心篩出口等位置加入?？梢灾瞥上盗胁煌毯康南輨┤橐河糜跐M足生產(chǎn)的需要，加量一般為300800g/噸漿。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明生產(chǎn)配方新穎，原料易得，工藝簡便，產(chǎn)品消、抑泡效果好，在制漿工段表現(xiàn)出優(yōu)異的消、抑泡性能。具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例均按重量份數(shù)計(jì)。實(shí)施例14份疏水白炭黑，40份lOOOOcst的二甲基硅油，52份lOOOOOcst的二甲基硅油，4份甲基乙烯基MQ硅樹脂，常溫混合均勻，在160°C下攪拌加熱3小時(shí)，自然冷卻至常溫。取15份上述硅脂混合物，3份500cst二甲基硅油，3份lOOOcst二甲基硅油，3份單硬脂酸甘油酯，1份S-60和3份T-60加入反應(yīng)釜中，體系升溫至60°C，攪拌一定時(shí)間，使得組分混合均勻；然后加大攪拌力度，同時(shí)將70°C的熱水緩緩加入反應(yīng)釜中，當(dāng)完成相轉(zhuǎn)變后，停止加熱水，并將攪拌力度調(diào)至適中，將含有2份增稠劑的常溫水加入乳化釜中，均質(zhì)20分鐘，隨后冷卻至常溫即得制漿消泡劑A。實(shí)施例26份疏水白炭黑，80份30000cst的二甲基硅油，10份50000cst的二甲基硅油，4份甲基乙烯基MQ硅樹脂，常溫混合均勻，在160°C下攪拌加熱3小時(shí)，自然冷卻至常溫。取15份上述硅脂混合物，6份500cst二甲基硅油，4份單硬脂酸甘油酯和3份平平加0-25加入反應(yīng)釜中，體系升溫至60°C，攪拌一定時(shí)間，使得組分混合均勻；然后加大攪拌力度，同時(shí)將70°C的熱水緩緩加入反應(yīng)釜中，當(dāng)完成相轉(zhuǎn)變后，停止加熱水，并將攪拌力度調(diào)至適中，將含有增稠劑的常溫水加入乳化釜中，均質(zhì)20分鐘，隨后冷卻至常溫即得制漿消泡劑B。實(shí)施例34份疏水白炭黑，40份lOOOOcst的二甲基硅油，52份100000cst的二甲基硅油，4份甲基乙烯基MQ硅樹脂，常溫混合均勻，在160°C下攪拌加熱3小時(shí)，自然冷卻至常溫。取10份上述硅脂混合物，5份500cst二甲基硅油，5份lOOOcst二甲基硅油，4份S-60,2份T-60和1份平平加0-25加入反應(yīng)釜中，體系升溫至60°C，攪拌一定時(shí)間，使得組分混合均勻；然后加大攪拌力度，同時(shí)將70°C的熱水緩緩加入反應(yīng)釜中，當(dāng)完成相轉(zhuǎn)變后，停止加熱水，并將攪拌力度調(diào)至適中，將含有增稠劑的常溫水加入乳化釜中，均質(zhì)20分鐘，隨后冷卻至常溫即得制漿消泡劑C。在實(shí)驗(yàn)室模擬制漿黑液環(huán)境測試消泡劑的性能測試設(shè)備循環(huán)鼓泡裝置測試溫度85°C消泡劑同固含量同濃度下進(jìn)行檢測測試漿料蔡倫紙廠麥草漿黑液測試方法將濃黑液用水稀釋至10%的濃度。將600ml稀釋的黑液置于具有直徑100mm并裝有夾套的量筒中，然后通過置于量筒底部的離心泵以3L/min的速度將該溶液以距液體表面400mm的高度并與液體表面垂直的方式注入加熱至85°C的量筒進(jìn)行連續(xù)循環(huán)發(fā)泡。黑液形成泡沫，溶液表面升高。當(dāng)溶液表面高于原來表面150mm時(shí)，開始計(jì)時(shí)。之后加入10%的消泡劑稀釋液將泡沫高度控制在60mm，分別在lmin、2min、3min、4min、5min和lOmin時(shí)記錄消泡劑稀釋液使用量。初始用量小，表明消泡快，后期與初始用量差值小，表明消泡劑抑泡好。測試結(jié)果表1消泡劑A、B、C的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中Wflmin時(shí)消泡劑的用量ff2-2min時(shí)消泡劑的用量ff3-3min時(shí)消泡劑的用量ff4-4min時(shí)消泡劑的用量ff5-5min時(shí)消泡劑的用量ff10-10min時(shí)消泡劑的用量從表1的測試結(jié)果可以看出，本專利發(fā)明的消泡劑的性能在高溫黑液中與國外產(chǎn)品相當(dāng)甚至更優(yōu)，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比國內(nèi)產(chǎn)品要好。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。權(quán)利要求一種造紙制漿用的有機(jī)硅消泡劑，其主要活性組分包括硅脂混合物、硅油混合物、乳化劑、增稠劑。其中，主要活性組分總含量占乳液含量的5～30％，硅脂混合物和硅油混合物占活性物含量的70～90％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述的硅脂混合物的成分包括聚二甲基硅氧烷、無機(jī)疏水顆粒、固體有機(jī)硅樹脂等，硅脂混合物主要用于提高消泡劑的抑泡能力，其用量比例為活性物含量的4060%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅脂混合物，其特征在于所述的聚二甲基硅氧烷，其結(jié)構(gòu)通式如下(-Si(CH3)20)-)n其中，取代基可以是氫、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。本發(fā)明采用的是三甲基硅氧基封端的二甲基硅油。二甲基硅油的黏度為500300000cst，以10000lOOOOOcst為最佳，用量為硅脂混合物的6090%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅脂混合物，其特征在于所述無機(jī)疏水顆粒為疏水白炭黑、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋅中的一種物質(zhì)或者混合物。本發(fā)明優(yōu)選疏水白炭黑，比表面積至少50m2/g，優(yōu)選200300m2/g，疏水白炭黑占硅脂混合物總量的520%。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅脂混合物，其特征在于所述固體有機(jī)硅樹脂是高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷。本發(fā)明優(yōu)選甲基乙烯基MQ硅樹脂，MQ比值優(yōu)選0.60.9，有機(jī)硅樹脂占硅脂混合物質(zhì)量的520%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述硅油混合物是至少兩種不同黏度的三甲基硅氧基封端的二甲基硅油混合物。硅油混合物的黏度為20lOOOcst，以1001000cst為最佳，用量為活性物含量的1050%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述乳化劑可以是非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑。本發(fā)明優(yōu)選非離子型表面活性劑，可以是烷基酚聚氧乙烯系列、脂肪醇聚氧乙烯酯系列或者油酸聚氧乙烯醚系列等，例如是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、3-60、!~-60、5-80、11-80、硬脂酸聚氧乙烯醚、單硬脂酸甘油酯、蓖麻油聚氧乙烯醚等。用量為活性物含量的1025%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述增稠劑是天然增稠劑或改性的有機(jī)聚合物或合成增稠劑。例如瓜爾豆膠、黃原膠、羧甲基纖維素、聚乙烯醇以及聚丙烯酰胺等。本發(fā)明采用羧甲基纖維素類的增稠劑，用量一般占乳液總量的25%。全文摘要本發(fā)明提供了一種造紙制漿用的有機(jī)硅消泡劑及其制備方法，屬于造紙化學(xué)品，它主要包括硅脂混合物、硅油混合物、乳化劑、增稠劑和水。消泡劑乳液中硅脂混合物和硅油混合物占活性物含量的70～90％，其中，活性物總含量占乳液含量的5～30％，其余介質(zhì)為水。本發(fā)明通過硅脂混合物來提高抑泡性能，通過硅油混合物來改善消泡性能，通過加入助乳化劑降低硅脂黏度，改善乳化效果。本發(fā)明配方組成新穎，消泡、抑泡效果好，在造紙制漿工段以及部分水性體系中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。文檔編號(hào)D21H21/50GK101798781SQ201010132550公開日2010年8月11日申請(qǐng)日期2010年3月25日優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日發(fā)明者陳雪影,馬增超申請(qǐng)人:西安三業(yè)精細(xì)化工有限責(zé)任公司