本發明涉及一種高效有機硅消泡劑的制備方法，屬于消泡劑技術領域。
背景技術：
在多數工業生產過程中，大量產生的氣泡會帶來麻煩，例如影響生產效率，導致設備損壞，嚴重時甚至導致生產無法進行，在工業廢水、生活污水、電鍍廢水、印染廢水、石化廢水、制糖廢水、淀粉廢水、酒精廢液、造紙黑液等工業廢水處理領域，氣泡的影響尤為普遍，均需要解決消泡問題。廢水處理過程中的消泡屬于水性體系消泡，目前常用的消泡劑多為有機硅消泡劑，其具有與水性體系相容性好、成本低及表面張力低、消泡迅速、抑泡時間長、揮發性小、耐高溫等苛刻條件、適應性廣的特點。
在水性體系中應用的有機硅消泡劑一般為乳液形式，將難溶于水的有機硅等活性物質通過乳化劑、水等乳化制成水包油型乳液，加入起泡體系后，具有消泡活性的有機硅可有效分散在水相中，充分發揮消泡作用。但現有的有機硅消泡劑稀釋穩定性和消泡持久性差，易發生漂油或破乳，其中的有機硅在廢水處理過程中因廢水受到劇烈攪動而逐漸分離析出，使消泡活性降低、消泡持久性不佳，往往導致需要重復添加消泡劑，從而使廢水處理成本增加。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是：針對傳統有機硅消泡劑存在稀釋穩定性和消泡持久性差，易發生漂油或破乳，其中的有機硅在廢水處理過程中因廢水受到劇烈攪動而逐漸分離析出，使消泡活性降低、消泡持久性不佳的缺陷，提供了一種高效有機硅消泡劑的制備方法，本發明以低含氫硅油為原料，經第一步酯化改性，第二步烷基改性有機硅油，制得具有廣泛的相容性、耐高溫、較低的穩泡性、較小的重涂問題的酯化及烷基共改性有機硅油，再以甲基三甲氧基硅烷為原料，硅烷偶聯劑為改性劑，通過堿催化水解縮聚法制得聚甲基倍半硅氧烷微粉，并與白炭黑等裝入反應釜中進行恒溫攪拌，待加入羧甲基纖維素鈉水溶液后轉入高剪切乳化機中進行剪切，即得高效有機硅消泡劑，本發明通過制備得到消泡劑消泡速度快、抑泡時間長、分散性能優異且消泡持久性能突出，產品稀釋穩定性佳，不易破乳，不漂油，且制備方法簡單、成本低。
為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：
（1）量取100～120mL活潑氫含量為0.1～0.2%的低含氫硅油，3～5mL質量分數為0.1%氯鉑酸異丙醇溶液，加入反應釜中，在氮氣氛圍下，以300～400r/min攪拌20～30min，隨后加熱至100～105℃，再以1～5mL/min滴加500～600mL質量分數為10%丙烯酸酯異丙醇溶液，繼續恒溫攪拌反應3～5h，得酯化改性有機硅油；
（2）向上述酯化改性有機硅油中，加入2～4mL乙酸，1～2g硫代硫酸鈉，并以300～400r/min攪拌15～20min，再以1～3mL/min滴加400～500mL質量分數為20%丙烯異丙醇溶液，同時加熱至120～125℃，保溫反應5～6h，隨后減壓蒸餾脫除低沸物，得酯化及烷基共改性有機硅油，備用；
（3）量取12～15mL硅烷偶聯劑KH-550，加入600～800mL質量分數為1%氨水中，以300～400r/min攪拌1～2h后，在0～4℃恒溫水浴下，以1～2mL/min滴加200～240mL甲基三甲氧基硅烷，持續攪拌6～8h，隨后過濾，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣3～5次，再將濾渣置于干燥箱中，在70～80℃下干燥4～6h，并裝入研缽中研磨1～2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；
（4）按重量份數計，稱取1～3份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，25～30份步驟（2）制備的酯化及烷基共改性有機硅油，1～4份白炭黑，裝入反應釜中，加熱至150～160℃，并以2000～3000r/min恒溫攪拌2～3h，得有機硅膏；
（5）稱取300～350g有機硅膏，18～20g司班80，20～25g吐溫80，加入反應釜中，加熱至80～90℃，以300～400r/min攪拌20～30min，再加入600～650mL質量分數為2.5%羧甲基纖維素鈉水溶液，并以600～800r/min攪拌1～2h，隨后轉入高剪切乳化機中，以8000～10000r/min剪切15～20min，得高效有機硅消泡劑。
本發明的應用方法：將本發明制備的高效有機硅消泡劑在室溫下投加至所含泡沫的廢水中，控制投加量為0.4～0.6kg/t，隨后按600～800r/min攪拌10～15min，即可。經檢測，本發明制備的高效有機硅消泡劑比常規方法生產的有機硅消泡劑的使用效果及性價比更優，消泡效率可達98～99%，且穩定時間延長15～18%，具有操作簡單，綠色環保，安全無毒，性價比高的優點。
本發明的有益效果是：
（1）本發明制備的高效有機硅消泡劑制備工藝簡單，原料易得，制備的有機硅消泡劑在保持良好消抑泡性能的同時，具有高效、穩定、耐堿和耐熱的特點；
（2）本發明制得的高效有機硅消泡劑具有穩定性好，消泡速度快，用量少，無毒無味的特點，在造紙、油墨、涂料、化工等行業中消除及抑制泡沫具有優良的使用效果。
具體實施方式
量取100～120mL活潑氫含量為0.1～0.2%的低含氫硅油，3～5mL質量分數為0.1%氯鉑酸異丙醇溶液，加入反應釜中，在氮氣氛圍下，以300～400r/min攪拌20～30min，隨后加熱至100～105℃，再以1～5mL/min滴加500～600mL質量分數為10%丙烯酸酯異丙醇溶液，繼續恒溫攪拌反應3～5h，得酯化改性有機硅油；向上述酯化改性有機硅油中，加入2～4mL乙酸，1～2g硫代硫酸鈉，并以300～400r/min攪拌15～20min，再以1～3mL/min滴加400～500mL質量分數為20%丙烯異丙醇溶液，同時加熱至120～125℃，保溫反應5～6h，隨后減壓蒸餾脫除低沸物，得酯化及烷基共改性有機硅油，量取12～15mL硅烷偶聯劑KH-550，加入600～800mL質量分數為1%氨水中，以300～400r/min攪拌1～2h后，在0～4℃恒溫水浴下，以1～2mL/min滴加200～240mL甲基三甲氧基硅烷，持續攪拌6～8h，隨后過濾，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣3～5次，再將濾渣置于干燥箱中，在70～80℃下干燥4～6h，并裝入研缽中研磨1～2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份數計，稱取1～3份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，25～30份酯化及烷基共改性有機硅油，1～4份白炭黑，裝入反應釜中，加熱至150～160℃，并以2000～3000r/min恒溫攪拌2～3h，得有機硅膏；稱取300～350g有機硅膏，18～20g司班80，20～25g吐溫80，加入反應釜中，加熱至80～90℃，以300～400r/min攪拌20～30min，再加入600～650mL質量分數為2.5%羧甲基纖維素鈉水溶液，并以600～800r/min攪拌1～2h，隨后轉入高剪切乳化機中，以8000～10000r/min剪切15～20min，得高效有機硅消泡劑。
實例1
7.量取100mL活潑氫含量為0.1%的低含氫硅油，3mL質量分數為0.1%氯鉑酸異丙醇溶液，加入反應釜中，在氮氣氛圍下，以300r/min攪拌20min，隨后加熱至100℃，再以1mL/min滴加500mL質量分數為10%丙烯酸酯異丙醇溶液，繼續恒溫攪拌反應3h，得酯化改性有機硅油；向上述酯化改性有機硅油中，加入2mL乙酸，1g硫代硫酸鈉，并以300r/min攪拌15min，再以1mL/min滴加400mL質量分數為20%丙烯異丙醇溶液，同時加熱至120℃，保溫反應5h，隨后減壓蒸餾脫除低沸物，得酯化及烷基共改性有機硅油，量取12mL硅烷偶聯劑KH-550，加入600mL質量分數為1%氨水中，以300r/min攪拌1h后，在0℃恒溫水浴下，以1mL/min滴加200mL甲基三甲氧基硅烷，持續攪拌6h，隨后過濾，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣3次，再將濾渣置于干燥箱中，在70℃下干燥4h，并裝入研缽中研磨1h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份數計，稱取1份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，25份酯化及烷基共改性有機硅油，1份白炭黑，裝入反應釜中，加熱至150℃，并以2000r/min恒溫攪拌2h，得有機硅膏；稱取300g有機硅膏，18g司班80，20g吐溫80，加入反應釜中，加熱至80℃，以300r/min攪拌20min，再加入600mL質量分數為2.5%羧甲基纖維素鈉水溶液，并以600r/min攪拌1h，隨后轉入高剪切乳化機中，以8000r/min剪切15min，得高效有機硅消泡劑。
將0.2g本發明制備的高效有機硅消泡劑滴加到50ml的發泡液中，震動20下，即可。經檢測，本發明制備的高效有機硅消泡劑比常規方法生產的有機硅消泡劑的使用效果及性價比更優，消泡效率可達98%，且穩定時間延長15%，具有操作簡單，綠色環保，安全無毒，性價比高的優點。
實例2
量取120mL活潑氫含量為0.2%的低含氫硅油，5mL質量分數為0.1%氯鉑酸異丙醇溶液，加入反應釜中，在氮氣氛圍下，以400r/min攪拌30min，隨后加熱至105℃，再以5mL/min滴加600mL質量分數為10%丙烯酸酯異丙醇溶液，繼續恒溫攪拌反應5h，得酯化改性有機硅油；向上述酯化改性有機硅油中，加入4mL乙酸，2g硫代硫酸鈉，并以350r/min攪拌20min，再以3mL/min滴加500mL質量分數為20%丙烯異丙醇溶液，同時加熱至125℃，保溫反應6h，隨后減壓蒸餾脫除低沸物，得酯化及烷基共改性有機硅油，量取15mL硅烷偶聯劑KH-550，加入800mL質量分數為1%氨水中，以400r/min攪拌2h后，在4℃恒溫水浴下，以2mL/min滴加240mL甲基三甲氧基硅烷，持續攪拌8h，隨后過濾，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣5次，再將濾渣置于干燥箱中，在80℃下干燥6h，并裝入研缽中研磨2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份數計，稱取3份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，30份酯化及烷基共改性有機硅油，4份白炭黑，裝入反應釜中，加熱至160℃，并以3000r/min恒溫攪拌3h，得有機硅膏；稱取350g有機硅膏，19g司班80，25g吐溫80，加入反應釜中，加熱至90℃，以400r/min攪拌30min，再加入650mL質量分數為2.5%羧甲基纖維素鈉水溶液，并以800r/min攪拌2h，隨后轉入高剪切乳化機中，以10000r/min剪切20min，得高效有機硅消泡劑。
將0.3g本發明制備的高效有機硅消泡劑滴加到50ml的發泡液中，震動30下，即可。經檢測，本發明制備的高效有機硅消泡劑比常規方法生產的有機硅消泡劑的使用效果及性價比更優，消泡效率可達98.5%，且穩定時間延長18%，具有操作簡單，綠色環保，安全無毒，性價比高的優點。
實例3
量取110mL活潑氫含量為0.2%的低含氫硅油，4mL質量分數為0.1%氯鉑酸異丙醇溶液，加入反應釜中，在氮氣氛圍下，以350r/min攪拌25min，隨后加熱至103℃，再以3mL/min滴加550mL質量分數為10%丙烯酸酯異丙醇溶液，繼續恒溫攪拌反應4h，得酯化改性有機硅油；向上述酯化改性有機硅油中，加入3mL乙酸，2g硫代硫酸鈉，并以350r/min攪拌18min，再以2mL/min滴加450mL質量分數為20%丙烯異丙醇溶液，同時加熱至123℃，保溫反應6h，隨后減壓蒸餾脫除低沸物，得酯化及烷基共改性有機硅油，量取14mL硅烷偶聯劑KH-550，加入700mL質量分數為1%氨水中，以350r/min攪拌2h后，在2℃恒溫水浴下，以2mL/min滴加220mL甲基三甲氧基硅烷，持續攪拌7h，隨后過濾，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣4次，再將濾渣置于干燥箱中，在75℃下干燥5h，并裝入研缽中研磨2h，得聚甲基倍半硅氧烷微粉；按重量份數計，稱取2份上述聚甲基倍半硅氧烷微粉，28份酯化及烷基共改性有機硅油，3份白炭黑，裝入反應釜中，加熱至155℃，并以2500r/min恒溫攪拌3h，得有機硅膏；稱取330g有機硅膏，19g司班80，23g吐溫80，加入反應釜中，加熱至85℃，以350r/min攪拌25min，再加入625mL質量分數為2.5%羧甲基纖維素鈉水溶液，并以700r/min攪拌2h，隨后轉入高剪切乳化機中，以9000r/min剪切18min，得高效有機硅消泡劑。
將0.3g本發明制備的高效有機硅消泡劑滴加到50ml的發泡液中，震動25下，即可。經檢測，本發明制備的高效有機硅消泡劑比常規方法生產的有機硅消泡劑的使用效果及性價比更優，消泡效率可達99%，且穩定時間延長17%，具有操作簡單，綠色環保，安全無毒，性價比高的優點。