專利名稱：一種有機硅乳液及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種有機硅乳液及制備方法，有機硅乳液是重要精細化學品添加劑， 因此，本發明隸屬于精細化工制劑技術領域。
背景技術：
有機硅乳液是重要的有機硅產品之一，由于它的獨特性能和特點，在工業上得到 廣泛的應用，被廣泛用于造紙、紡織、漿料、涂料、建筑、皮革、醫藥、化妝品等工業領域，并且 應用領域還在不斷拓展，應用潛能很大。在上述應用領域中，有機硅以水乳液的形式使用最 為經濟、方便、安全，同時符合環保的要求。工業過程中使用的有機硅乳液主要是水包油型的，水包油型有機硅乳液主要有以 下兩種制備方法，第一種是通過聚合的方法形成的，將有機硅單體在催化劑和引發劑以及 表面活性劑等作用下聚合而成，如織物拒水劑等；第二種是通過機械的方法制備，將制備 乳液的各種組分，包括油相組分、乳化劑、水、穩定劑等組成，通過加熱攪拌、機械剪切、膠體 磨、均質機等方式分散制得，如消泡劑、脫模劑等等。根據有機硅乳液使用用途的不同，選擇不同粘度的聚硅氧烷、改性聚硅氧烷作為 活性物質，這些聚硅氧烷有的是線性結構，有的是空間三維結構，要用現有的乳液制備方法 將活性物質分散于水中是件非常困難的事，專利CN1807512和CN101298027則通過加入一 些輔助物質將高粘度的有機硅混合物分散于水中，制備成有機硅乳液。評價一種有機硅乳液，通常將其功能與其余相關性質緊密聯系在一起，例如，有 機硅消泡劑乳液在保證消泡性能的同時還必須要考慮到產品的稀釋穩定性、抗剪切性、儲 存穩定性和耐溫穩定性等等，如果將穩定性不好的有機硅乳液消泡劑應用于紡織工業中的 棉、化纖等染色上消除有害泡沫的話，就很容易形成“硅斑”，嚴重影響到染色的效率和最終 產品的質量，造成經濟上的重大損失。因此，有機硅乳液的穩定性相當重要。有機硅乳液的關鍵組分乳化劑主要是用來分散活性物質的。大量的實驗經驗表 明，乳化劑過多，會影響到有機硅乳液的主要功能；乳化劑過少，得到的有機硅乳液則很不 穩定，可能會造成損失。因此，很多有機硅乳液研究者都關注“在保證有機硅乳液的性能安 全性時，如何降低乳化劑和活性物質之間的比例？ ”，以充分發揮活性物質的功能，降低化 學耗氧量和生物耗氧量，實現低碳經濟和環保經濟。目前，通常采用硅聚醚、失水山梨醇聚醚衍生物、烷基酚聚醚衍生物等作為乳化劑 來分散有機硅混合物，但是這些乳化劑的乳化效率有待進一步提高。本發明的發明人通過大量實驗研究，優選包括聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、 聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷等聚有機硅氧烷物質，再將所述的聚有機硅 氧烷與疏水粒子在催化劑作用下的反應產物作為活性物質，結合乳化工藝研究，通過優選 乳化劑，引入聚醚改性聚硅氧烷(俗稱硅聚醚)、高級脂肪醇聚醚等物質，加工制備成穩定 的有機硅乳液。試驗結果表明，在乳化有機硅混合物時向混合物中加入高級脂肪醇聚醚，能 大大提高乳化劑的乳化效率，得到更穩定的有機硅乳液，這樣也就能大大提升活性物質的功能。
發明內容
本發明的目的是提供一種有機硅乳液及制備方法，應用本發明制備的有機硅乳液 具有較好穩定性，增加了其適用的范圍。本發明制備的有機硅乳液，其特征在于包括以下幾種組分1、活性物質本發明所述的活性物質為聚有機硅氧烷、疏水粒子在催化劑作用下的反應產物。(1)所述的聚有機硅氧烷的結構通式如下RaSiO(4_a)/2其中R為取代或非取代的一價烴基，碳原子數為1 20，這些基團包括烷基(如甲 基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基)、芳基(苯基、甲苯基、苯甲基)和烯烴基(包括乙烯 基、丙烯基)，這些基團中的氫原子可以部分被鹵原子取代，例如3，3，3-三氟丙基，a的取值 為 1. 9 2. 2。滿足以上條件的聚有機硅氧烷很多，本發明中優選聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅 氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷。所述的聚有機硅氧烷的粘度為10 100, OOOmPa · s，優選為100 10，OOOmPa · s，用量為活性物質總質量的80 98%，優選 90 95%。(2)所述的疏水粒子包括二氧化硅、氧化鎂、氧化鋅、三氧化二鋁。本發明選擇的是 疏水二氧化硅，比表面積至少50m2/g，優選150 250m2/g。用量占活性物質的1 18%， 優選3 8%。(3)所述的催化劑是使得聚硅氧烷和二氧化硅之間發生反應，以提高疏水二氧化 硅的疏水性。常用的催化劑包括LiOH、CsOH, NaOH, KOH、Me4NOH, H2SO4, H3PO4，本發明優選 NaOH。催化劑的用量為活性物質的0. 5 3%，優選1 2%。所述的活性物質的制備工藝如下先將聚有機硅氧烷和疏水粒子室溫下混合均 勻，以保持充分接觸。然后升溫至50 300°C，優選100 200°C，加入催化劑反應2 8h， 優選4 6h。反應完畢降溫至室溫即得活性物質。以整個有機硅乳液為100質量份計，活 性物的用量為10-30份。2、高級脂肪醇聚醚本發明所用的高級脂肪醇聚醚是以高級脂肪醇為起始劑，在催化劑的作用下和環 氧乙烷(EO)、環氧丙烷(PO)發生聚合反應得到的聚合物，其制備方法在專業技術資料上可 以查詢得知，形成的高級脂肪醇聚醚的通式如下R1O(EO)m(PO)nH式中，R1為碳原子數為12 24的直鏈或支鏈烷基，包括十二烷基、十四烷基、十六 烷基、十八烷基和二十二烷基。R1優選碳原子數為16 20的直鏈烷基。式中m、η為聚合 度，m為5 50的整數，優選10 25，η為10 80的整數，優選20 50。以整個有機硅乳液為100質量份計，高級脂肪醇聚醚的用量為1-3份。3、乳化劑本發明中的乳化劑，其包括非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑。非離子表面活性劑的例子是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧 乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、失水山梨醇單硬脂酸酯、失水山梨醇單油酸酯、失水山梨醇三硬 脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇單硬脂酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇單油酸聚氧 乙烯醚酯、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚以及 諸如此類。陰離子表面活性劑的例子為壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽、辛基酚聚氧乙烯醚硫酸 鹽、烷基磷酸鹽以及諸如此類的表面活性劑。陽離子表面活性劑的例子為烷基芐基銨鹽、月桂酸咪唑啉、油酰基咪唑啉、十六烷 基胺的鹽以及諸如此類的表面活性劑。兩性表面活性劑的例子為烷基三甲銨己內脂類型、磷酸酯類型的兩性表面活性 劑。優選非離子表面活性劑，使用的非離子表面活性劑為一種或多種的混合物，優選 多種的混合物。以整個有機硅乳液為100質量份計，乳化劑的用量為0. 5-5份。4、聚醚改性聚硅氧烷聚醚改性聚硅氧烷，俗稱硅聚醚，是由含氫聚硅氧烷與不飽和聚醚在催化劑的作 用下發生加成反應制備得到的。所述硅聚醚在25°C時的動力粘度為10 30，OOOmPa · s, 優選為在25°C下60 5，OOOmPa · S。硅聚醚的結構式如下
權利要求
1. 一種有機硅乳液，其特征在于組成成分為(1)10-30份的活性物質由聚有機硅氧烷、疏水粒子在催化劑作用下制備獲得，即將 聚有機硅氧烷、疏水粒子在室溫下混合均勻；升溫到50 300°C，加入催化劑反應2 8h ； 降溫至室溫即得活性物質；其中所述的聚有機硅氧烷選自聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷、 聚甲基乙烯基硅氧烷，其在25°C時的動力粘度為10 100，OOOmPa · s，其用量占活性物質 質量的80 98% ；所述的疏水粒子為比表面積至少50m2/g的二氧化硅，其用量占活性物質質量的1 18% ；所述的催化劑為NaOH，其用量占活性物質質量的0. 5 3% ；(2)1-3份的高級脂肪醇聚醚其通式為R1O (EO)m (PO)nH,式中R1為碳原子數為12 24 的直鏈或支鏈的烷基；下標m、η為聚合度，m為5 50的整數，η為10 80的整數；(3)0.5-5份的乳化劑為非離子表面活性劑，選自下列一種物質或多種物質的混合 物，包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、失 水山梨醇單硬脂酸酯、失水山梨醇單油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸 酯、失水山梨醇單硬脂酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇單油酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇三硬 脂酸聚氧乙烯醚酯、蓖麻油聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；(4)5-15份的聚醚改性聚硅氧烷其在25°C時的動力粘度為10 30，OOOmPa· s，其結 構式為
2.權利要求1所述的一種有機硅乳液，其特征在于(2)所述的高級脂肪醇聚醚，其通式 中的R1為碳原子數為16 20的烷基；下標m為10 25的整數，η為20 50的整數。
3.制備權利要求1所述的一種有機硅乳液，其特征步驟為Α、將活性物質、高級脂肪醇聚醚、乳化劑、聚醚改性聚硅氧烷在攪拌下充分混合10 50min ；B、將上述體系的溫度升高至55°C 85°C；C、保持體系溫度，緩慢地加入水，提高攪拌速度使其由油包水型乳液變為水包油型乳液；D、將粗乳液通過膠體磨進一步乳化，最后用增稠水稀釋到所需要的乳液濃度。
全文摘要
本發明的有機硅乳液由活性物質、高級脂肪醇聚醚、乳化劑、聚醚改性聚硅氧烷及水組成，其中所述的活性物質由聚有機硅氧烷、疏水粒子在催化劑作用下制備獲得。所述的有機硅乳液的制備方法包括以下步驟A、將活性物質、高級脂肪醇聚醚、乳化劑、聚醚改性聚硅氧烷在攪拌下充分混合10～50min；B、將上述體系的溫度升高至55℃～85℃；C、保持體系溫度，緩慢地加入水，提高攪拌速度使其由油包水型乳液變為水包油型乳液，繼續加水至質量濃度為40％～70％；D、將粗乳液通過膠體磨進一步乳化，最后用增稠水稀釋到所需要的乳液濃度。本方法制備的有機硅乳液，性能穩定，能廣泛用于造紙、紡織、涂料、皮革、醫藥、化妝品等行業。
文檔編號C08L83/10GK102002242SQ201010513349
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月21日 優先權日2010年10月21日
發明者吳飛, 曹添, 許勇, 鐘翔 申請人:南京四新科技應用研究所有限公司