一種塊狀固體消泡劑及制備方法
【專利摘要】本發明公開一種塊狀固體消泡劑及制備方法，其組分及其重量份數包括：脂肪酸鹽10～90份，活性成分1～20份，乳化劑0～10份，結構劑10～90份，酸堿調節劑適量。制備是先將按比例混合好的脂肪酸與氫氧化鈉溶液進行中和反應生成脂肪酸鹽，然后將活性成分用乳化劑乳化，活性成分與脂肪酸鹽和結構劑復配，混合均勻后，適當加入酸堿調節劑，經冷卻后出料裝塑料袋，進一步冷卻成型，獲得固體塊狀產品。本發明生產過程簡單，操作簡便，安全性好，無毒、無腐蝕，對環境兼容性好，不污染環境。產品表面張力低，在水中分散快，消泡快，抑泡時間長，用量少，原料來源廣，性價比高，不僅用于造紙、污水處理行業，還適用于石油、選礦、化工等行業。
【專利說明】一種塊狀固體消泡劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工【技術領域】，涉及工業消泡劑，尤其是一種塊狀固體消泡劑及制備方法。
技術背景
[0002]純凈的液體不會形成穩定的泡沫，而當液體中混入了具有表面活性的物質后，攪動該液體，進入液體中的空氣在液體介質中形成了穩定分散體，才會形成穩定泡沫。絕大多數生產過程泡沫會給生產帶來困難，會使產品質量受到影響，因此必須抑止起泡或消滅泡沫。
[0003]泡和泡沫可加以利用，例如浮選、洗滌、滅火、除塵、制造泡沫塑料等；泡和泡沫也必須消除，例如發酵、涂料、造紙、鍋爐用水、污水處理、印染等生產過程，此時，泡沫對生產帶來危害，要克服泡沫危害，在眾多行業生產中，都采用加入消泡劑的方法。
[0004]按物態來劃分消泡劑的種類，有液態和固態兩種。目前，大多數消泡劑為乳液型液體消泡劑；固體消泡劑外形又分粉狀、粒狀和塊狀三種。固體消泡劑克服了液體消泡劑不穩定，易分層，貯存期短，運輸不方便等的弊病。而塊狀消泡劑，不僅運輸、保管方便，且因體積大，使用時間可持久。塊狀固體消泡劑消泡力的優劣除與活性成分性能有關外，也與其釋放度有關，活性成分的釋放快慢可根據用戶起泡液溫度、起泡液流量、流動速度、沖力大小在生產時來調節塊狀消泡劑釋放度，從而達到消、抑泡效果好、用量少的目的。目前，固體消泡劑活性成分有有機硅類、聚醚類、多元醇脂肪酸酯、酰胺類、高碳高醇等，其載體有羧甲基纖維素、碳酸鈣、三聚磷酸鈉、二氧化硅、分子篩、硅藻土、變性淀粉、食鹽、蔗糖等等。
[0005]國內固體消泡劑出現在上世紀80年代，相繼開發的產品主要是:
1985年中國專利CN 8510543A，固體分散型消泡劑。該專利制造出一種以酰胺、疏水硅液態烴、分散劑、礦物油、丙三醇酯復配的酰胺類固體分散性消泡劑。
[0006]1989年中國專利CN 88105244.2，工業用有機硅消泡劑的生產方法。該專利以聚硅氧烷與多種可食類助劑按1: 10?2: 5重量比進行復配，可得到高效粉末狀消泡劑。
[0007]1993年，江蘇化工研究院張驥紅以二甲基硅油、二甲基硅油-二氧化硅、聚醚改性親水性有機硅以及有機硅乳液型消泡劑化合物為消泡活性成分，以碳酸鈉、二氧化硅、沸石、聚乙烯醇、醋酸乙烯-丙烯酸共聚物、高分子量聚醚等為載體，輔以起粘接、成膜、包裹作用的淀粉、羧甲基纖維素、硅酸鈉、脂肪醇、脂肪酸酯等混合成粉狀高硅油含量消泡劑。
[0008]1998年中國專利CN 98111116.5，豆類消泡劑。發明主要為碳酸鈣，其余為硬脂酸甘油酯、豆榨及酸液復配成的固體消泡劑。
[0009]1998年中國專利CN 97110150.7，一種復合型消泡劑及生產工藝。由單硬脂酸甘油酯30?80份、輕質碳酸鈣20?60份、米糠油2?20份及聚醚類化合物組成顆粒狀消泡劑。
[0010]2000年，南寧市火炬新產品開發中心廖琳芳研制出凝膏狀固體消泡劑。其以脂肪酸酯類物質制成，并在廢水處理上應用。中華紙業，2001年第9期。[0011]2002年唐山師范學院化學系沈玉龍、張建生研制一種YS型固體有機硅消泡劑,其以硅油、氣相白炭黑、復合乳化劑、消泡增效劑、賦形劑復配制成粉末狀消泡劑；化工科技市場，2002年11期。
[0012]2005年濟南四五六有限責任公司韓玉林、張美松以甲基硅油、羥基硅油、聚醚多元醇油酸酯、白炭黑、山梨醇、仲辛醇、4A沸石、食鹽等成功復配一種粉末狀固體造紙消泡劑的制備；造紙化學品，2005年第6期。
[0013]2008年中國專利CN 200810182220.5，氧化物負離子消泡劑的制備。發明一種用煅燒氧化鈣或者煅燒氧化鎂為消泡成分，配合樹脂、助劑、負離子添加劑、固體基質等而形成的用于對塑料制品生產過程中在原料中添加的母粉消泡劑。
[0014]2010年中國專利CN 1010584416.4，一種固體消泡劑及制備方法。該發明載體(元明粉、磷酸三鈉、變性淀粉、沸石、碳酸鈣和硅藻土等)占50 %?90%，硅脂為活性成分占5%?20%，乳化劑(脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性聚有機硅氧烷、油酸聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚或蓖麻油聚氧乙烯醚等)占0.5 %?4 %，結構劑(聚丙烯酸、羧甲基纖維素吶、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀和聚乙烯吡咯烷酮等)占I %?30 %，去離子水5 %?15 %，經混合造粒機造粒、干燥，而得顆粒狀固體消泡劑。
[0015]2012年中國專利CN 201210566546.4，一種固體有機硅消泡劑的制備方法。該發明提出以甲基硅油、二甲基硅氧烷水解物、白炭黑及表面改性劑(三乙醇胺或正辛醇)在130?160°C下制成硅膏，然后加入聚醚改性硅油與乳化助劑(烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚)制成乳膏，取乳膏10?20份，載體(碳酸鈉或碳酸氫鈉)75?95份混合，即得固體消泡劑。
[0016]2013年中國專利CN 201210436193.6，固體消泡劑及其制備工藝。該發明提出以二甲基硅油、二氧化硅、司盤-60、吐溫-80、聚乙二醇、石蠟為原料，經混合、冷卻、成型機成型，制成圓棒狀固體消泡劑。
[0017]本發明人2010年中國專利CN 201010614891.1，耐高溫固體消泡劑及其制備方法。該發明提出以聚醚改性有機硅、甘油聚醚、甘油酯等活性成分經復合乳化劑乳化后，與復合無機鹽復配，然后干燥、粉碎、過篩，即得粉狀固體消泡劑。
[0018]目前，我國固體消泡劑以粉末狀或顆粒狀居多，雖然其可混合在粉料中使用，但在流動的起泡液中使用仍不理想，消抑泡能力不好控制，而開發一種既經濟、原料來源又廣，且適應在流動的起泡液中使用，方便在起泡液隨意放進或取出的塊狀固體消泡劑十分必要。
【發明內容】
[0019]本發明的目的在于克服液體消泡劑不穩定，易分層，貯存期短，運輸不方便等等弊病的同時，也解決粉狀、粒狀固體消泡劑對流動狀態的起泡液不方便隨時調節消泡劑用量的問題。
[0020]本發明是這樣實現的:
一種塊狀固體消泡劑，其特征在于:包括以下重量份組分制成:復合脂肪酸鹽10?90 ；活性成分I?20 ;乳化劑O?10 ;結構劑10?90 ;酸堿調節劑適量；
以上所述復合脂肪酸鹽包括硬脂酸、硬化油、松香、椰子油、棕櫚酸、棕櫚油、月桂酸、蓖麻油、漆油、棉籽油、桕油、豬油、羊油中兩種以上的脂肪酸與堿反應生成的鹽。
[0021]以上所述活性成分包括改性有機硅油、乙撐雙硬脂酸酰胺、石蠟、山梨醇椰子油酸酯、甘油單硬脂酸酯，、磷酸三丁酯中的兩種以上化學物質。
[0022]以上所述乳化劑包括非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑中二乙二醇月桂酸酯、司盤類、烷基酚聚氧乙烯醚、季銨鹽陽離子表面活性劑中的一種以上化學物質。
[0023]以上所述結構劑包括糖蜜、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、硫酸鋁、氯化鈣、改姓膨潤土中的兩種以上化學物質。
[0024]以上所述酸堿調節劑包括無機堿、無機酸、有機酸中的任何一種以上。
[0025]以上所述塊狀固體消泡劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)中和反應:根據塊體產品對韌硬度、耐磨度、溶解度、溫度適應性的要求，將確定脂肪酸品種和配比投入反應釜，邊攪拌邊升溫，當溫度達70 °C?80 1:時，滴加30 %氫氧化鈉溶液進行反應，當溫度達到120 °C?140 1:時，恒溫18 min?22 min，進行不完全中和反應，基本完成脫水，得到中和度90 %?98 %的融溶復合脂肪酸鹽，待用；
(2)乳化:在小于100°C溫度條件下，邊攪拌邊將活性成分加入乳化釜中，然后將非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑慢慢加入活性成分中，在110 V?150 °C，攪拌20±2min,使物料充分混合均勻，待用；
(3)復配:在攪拌條件下，將已乳化好的活性成分緩慢加入到已反應好的融溶脂肪酸鹽溶液中，待攪拌均勻后，再將結構劑加入，攪拌均勻，酌情用酸堿調節劑調整復配物料酸堿度；
(4)冷卻包裝:將復配物料冷卻至85°C?95 °C，裝入2 Kg塑料袋包裝，然后，進一步冷卻固化成型為塊狀固體產品。
[0026]本發明的優點和積極效果是:
1、本發明以多種脂肪酸按一定中和率進行中和反應，得到混合脂肪酸鹽為載體，再將乳化成細小微粒的活性成分吸附其上，用結構劑調整固體消泡劑的韌硬度、耐磨度、溶解度、溫度適應性、懸浮度，從而達到消泡、抑泡優良效果。
[0027]2、本發明生產過程簡單，生產控制簡便，條件不苛求；產品安全性好，難燃、不爆、無毒、無腐蝕，對環境兼容性好，不污染環境。
[0028]3、本產品表面張力低，在水中分散快，消泡快，抑泡時間長，用量少，原料來源廣，價格較適宜，性價比高，具有較好的經濟效益、社會效益和生態效益。
[0029]4、本產品不僅用于造紙、污水處理行業，還適用于石油、選礦、化工等行業。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]實施例1
首先按比例重量份數硬化油30份，松香20份，棕櫚油10份的混合脂肪酸投入有夾套帶攪拌反應釜中，升溫至80± I °C，加入按中和率要求在95±1 %的30 %液體氫氧化鈉溶液對混合脂肪酸進行不完全反應，中和反應溫度控制126 °C?130 °C，恒溫20±2 min后，制備得到中和度95 %的復合脂肪酸鹽，備用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油3份，石蠟5份，甘油單硬脂酸酯5份，乙撐雙硬脂酸酰胺5份消泡劑活性成分，在145 V~150°C溫度條件下，攪拌，再將乳化劑L-80 4份，季銨鹽陽離子乳化劑1份混合表面活性劑慢慢加入到已攪拌均勻的活性成分中，恒溫攪拌20 ± 2 min，使活性成分物料充分乳化，待用。將已乳化好的活性成分加入到已反應好的混合脂肪酸鹽中，攪拌均勻，緩慢加入結構劑改性膨潤土 5份，硫酸鋁4份，氯化鈣4份，糖蜜4份，繼續攪拌均勻后，用酸或堿調節物料酸堿度至pH值在9。將調節好的物料降溫至87±2 °C，用可裝2 Kg物料的塑料袋包裝物料，封口，平置包裝物，進一步冷卻固化成型，即得矩形塊狀固體消泡劑產品。
[0032]實施例2
首先按比例重量份數棕櫚酸30份，桕油為20份，菜籽油10份的混合脂肪酸投入有夾套帶攪拌反應釜中，升溫至70± I °C，加入按中和率要求在90±1 %的30 %液體氫氧化鈉溶液對混合脂肪酸進行不完全反應，中和反應溫度控制120°C~125 °C，恒溫20±2 min后，制備得到中和度90 %的復合脂肪酸鹽，備用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油8份，山梨醇椰子油酸酯3.5份，甘油單硬脂酸酯5份消泡劑活性成分，在120 °C~125 °〇溫度條件下，攪拌，再將乳化劑NP-30 4份，二乙二醇月季酸酯乳化劑0.5份混合表面活性劑慢慢加入到已攪拌均勻的活性成分中，恒溫攪拌20±2 min，使活性成分物料充分乳化，待用。將已乳化好的活性成分加入到已反應好的混合脂肪酸鹽中，攪拌均勻，緩慢加入結構劑改性膨潤土 7份，超細硅酸鋁8份，聚合氯化鋁2份，糖蜜2份繼續攪拌均勻后。用酸或堿調節物料酸堿度至pH在8.5。將調節好的物料降溫至92± I °C，用可裝2 Kg物料的塑料袋包裝物料，封口，平置包 裝物，進一步冷卻固化成型，即得矩形塊狀固體消泡劑產品。
[0033]實施例3
首先按比例重量份數硬化油20份，桕油為20份，松香10份，椰子油為10份的混合脂肪酸投入有夾套帶攪拌反應釜中，升溫至75 ± I °C，加入按中和率要求在96 ± I %的30 %液體氫氧化鈉溶液對混合脂肪酸進行不完全反應，中和反應溫度控制130 °C~135 °C，恒溫20±2 min后，制備得到中和度96 %的復合脂肪酸鹽，備用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油10份，磷酸三丁酯3份，甘油單硬脂酸酯5份消泡劑活性成分，在125 V~128°C溫度條件下，攪拌，再將乳化劑S-60 3份NP-30 2份慢慢加入到已攪拌均勻的活性成分中，恒溫攪拌20±2 min，使活性成分物料充分乳化。乳化結束后，把復合脂肪酸與乳化好的活性成分復配，經攪拌均勻后，將結構劑改性膨潤土 4份，超細硅酸鋁6份，聚合硫酸鋁2份，氯化鈣3份，糖蜜2份在攪拌條件下緩慢加入上述混合物中，直至攪拌均勻。調節物料酸堿度PH在8.5，控制物料溫度在86± I °C，用裝2 Kg物料的塑料袋包裝物料，封口，平置包裝物，進一步冷卻固化成型，即得矩形塊狀固體消泡劑產品。
[0034]實施例4
首先按比例重量份數的消泡劑載體成分:硬脂酸20份，桕油為20份，石蠟10份，椰子油為10份的混合脂肪酸投入有夾套帶攪拌反應釜中，升溫至78±1 °C，加入按中和率要求在97± 1%的30 %液體氫氧化鈉溶液對混合脂肪酸進行不完全反應，中和反應溫度控制120°C~125 °C，恒溫20±2 min后，制備得到中和度97 %的復合脂肪酸鹽，備用。然后在另一小乳化釜加入二甲基硅油10份，石蠟3份，甘油單硬脂酸酯5份消泡劑活性成分，在115°C~125 °C溫度條件下，攪拌，再將季銨鹽陽離子乳化劑1份，司盤-60 4份乳化劑慢慢加入到已攪拌均勻的活性成分中，恒溫攪拌20±2 min，使活性成分物料充分乳化。乳化結束后，把復合脂肪酸與乳化好的活性成分復配，經攪拌均勻后，將結構劑改性膨潤土 4.5份，超細硅酸鋁7份，聚合硫酸鋁3.5份，糖蜜2份在攪拌條件下緩慢加入上述混合物中，直至攪拌均勻。調節物料酸堿度PH 7.5，控制物料溫度在94± I °C左右，用裝2 Kg物料的塑料袋包裝物料，封口，平置包裝物，進一步冷卻固化成型，即得矩形塊狀固體消泡劑產品。
[0035]塊狀固體消泡劑性能的測試方法:
對于消泡劑而言，正確的性能測試十分重要，本消泡劑測試所用起泡液采用造紙業起泡介質，同時針對現場狀態，將測試項目確定為三項內容:
(I)消泡效果的測定:
塊狀固體消泡劑樣品配成10 %溶液；將造紙廠黑液(pH=12) 150 ml置于500 ml帶刻度燒瓶中，啟動攪拌，使起泡300 ml，停攪拌，用針筒抽取0.5 ml 10 %消泡劑溶液加入燒瓶中，啟動秒表，每40 s記錄一次泡沫下降ml數，由時間與泡沫下降速度關系判斷消泡力的大小。時間越短，泡沫降得越快，消泡力為好。
[0036](2)抑泡效果的測定:待(I)燒瓶中泡沫不再下降后，重新啟動攪拌30 min后記錄泡沫上升高度，以時間越短，泡沫升得越快，表示抑泡力為差；如時間既長，又無泡沫升起，抑泡效果最好。
[0037](3)耐磨度的測定:
在500 ml三口燒瓶中，加入無離子水400 ml，取上同一塊狀固體消泡劑樣品，切取正方形塊狀消泡劑16 g投進燒瓶中，啟動1500 r/min攪拌，全過程恒溫為40 V, 20 min后，取出消泡劑稱量，重量越重，耐磨度越好。重復I次，誤差在5 %為合理操作。
[0038]本發明產品與外來試樣對比試驗結果如下:
【權利要求】
1.一種塊狀固體消泡劑，其特征在于:包括以下重量份組分制成:復合脂肪酸鹽10?90 ;活性成分I?20 ;乳化劑O?10 ;結構劑10?90 ;酸堿調節劑適量； 以上所述復合脂肪酸鹽包括硬脂酸、硬化油、松香、椰子油、棕櫚酸、棕櫚油、月桂酸、蓖麻油、漆油、棉籽油、桕油、豬油、羊油中兩種以上的脂肪酸與堿反應生成的鹽。
2.根據權利要求1所述的一種塊狀固體消泡劑，其特征是:所述活性成分包括改性有機硅油、乙撐雙硬脂酸酰胺、石蠟、山梨醇椰子油酸酯、甘油單硬脂酸酯酯、磷酸三丁酯中的兩種以上化學物質。
3.根據權利要求1所述的一種塊狀固體消泡劑，其特征是:所述乳化劑包括非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑中二乙二醇月桂酸酯、司盤類、烷基酚聚氧乙烯醚、季銨鹽陽離子表面活性劑中的一種以上化學物質。
4.根據權利要求1所述的一種塊狀固體消泡劑，其特征是:所述結構劑包括糖蜜、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、硫酸鋁、氯化鈣、改姓膨潤土中的兩種以上化學物質。
5.根據權利要求1所述的一種塊狀固體消泡劑，其特征是:所述酸堿調節劑包括無機堿、無機酸、有機酸中的任何一種以上。
6.根據權利要求1所述的一種塊狀固體消泡劑的制備方法，其特征是:包括以下步驟: (1)中和反應:根據塊體產品對韌硬度、耐磨度、溶解度、溫度適應性的要求，將確定脂肪酸品種和配比投入反應釜，邊攪拌邊升溫，當溫度達70 °C?80 1:時，滴加30 %氫氧化鈉溶液進行反應，當溫度達到120°C?140 1:時，恒溫18 min?22 min，進行不完全中和反應，基本完成脫水，得到中和度95 %?98 %的融溶復合脂肪酸鹽，待用； (2)乳化:在小于100°C溫度條件下，邊攪拌邊將活性成分加入乳化釜中，然后將非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑慢慢加入活性成分中，在110 °C?150 °C，攪拌20 min,使物料充分混合均勻，待用； (3)復配:在攪拌條件下，將已乳化好的活性成分緩慢加入到已反應好的融溶脂肪酸鹽溶液中，待攪拌均勻后，再將結構劑加入，攪拌均勻，酌情用酸堿調節劑調整復配物料酸堿度； (4)冷卻包裝:將復配物料冷卻至85°C?95 °C，裝入2 Kg塑料袋包裝，然后，進一步冷卻固化成型為塊狀固體產品。
【文檔編號】B01D19/04GK103550961SQ201310588782
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】關文華, 黃閣輝, 謝秀平, 藍景艷, 關紀明, 黃震坤 申請人:南寧春城助劑有限責任公司