聚醚聚硅氧烷消泡剂HK-013的制备及在染色中的应用.doc

聚醚聚硅氧烷消泡剂HK-013的制备及在染色中的应用张凡1 成西涛1 张兆军2 白燕1 吴素芳1(1. 陕西省石油化工研究设计院，陕西 西安 710054; 2. 陕西省纺织科学研究所，陕西 西安 710038)摘要：以聚醚聚硅氧烷主组分，考察了乳化剂用量和活性物组分对消泡剂的影响。实验表明：以聚醚聚硅氧烷、疏水白炭黑及聚二甲基硅氧烷为活性组分，配以4.5%的Span-60、Tween-60、Span-80与Tween-80组成的复合乳化剂，制备的HK-013消泡剂的稳定性及消泡性能和抑泡性能较好。在溢流染色生产中进行了应用，证明其可取代目前使用的进口消泡剂。关键词：消泡剂; 聚醚聚硅氧烷; 消泡性能 中图分类号：TQ423.95 文献标识码：BPreparation and applicaton of polyether modified polysiloxane antifoaming agent HK-013 in dyeingZhang Fan 1 CHENG Xi-tao 1 Zhang Zhao-jun2 Bai Yan1 Wu Su-fang1(1.Shaanxi research design institute of petroleum and chemical industry, Xian 710054,China；2. Shaanxi textile science institute, Xian 710003, China ) Abstract: With polyether modified polysiloxane as main content, The selection of main antifoaming material, emulsion-dispersing agent and their compounding ratio was reviewed. The results show the best stability and defoaming properties of organosilicon defoamer is achieved when prepared from polyether modified polysiloxane, dimethyl silicone and fumed silica with 4.5% emulsifier. HK-013 was used in jig dyeing and proved it can replace the import defoaming agent.Key words: antifoaming agent ; polyether modified polysiloxane; defoaming property纺织品在加工过程中，要接触各种染料和助剂。这些助剂，特别是洗涤剂、渗透剂、乳化剂和匀染剂等表面活性剂，在受机械振动后，容易产生泡沫1。泡沫是空气在水中或某些液体中的分散体，在织物加工时，会使液体与织物的接触面降低，产生加工不均匀现象，严重影响生产和产品质量2。如果染液中存在泡沫, 织物上就会形成色点、色斑和色泽不匀, 严重影响产品质量。因此, 各种染色机, 包括绳状、卷染、经轴和袜子染色等, 在加工工艺中, 均采用消泡剂。近几年来, 涤纶和化纤混纺织物染色, 大量采用高温高压喷射溢流染色, 在高温和机械振动下, 易产生泡沫, 影响成品质量。针织物染色, 为了节能、节水、节约染化料和缩短染色周期, 大量采用小浴比快速染色, 染色设备大多采用紧凑式匹染机。由于浴比小, 染液浓度高, 升温速度快, 起泡性增大, 使循环泵流量降低, 布速减慢, 导致织物纠缠打结,影响匀染, 造成色花色差。为了保证质量, 必须加入消泡剂。最近国内正在推广涂料染色, 也需大量添加消泡剂3。因此, 如何快速有效地消除(或控制) 泡沫是纺织处理中的重要课题。消除泡沫，可用静止、加温或减压等措施，但在印染工序中需要迅速消除泡沫，必须添加消泡剂。消泡剂吸附于液膜表面，由于它具有比液膜更低的表面张力，可将表面活性剂或发泡吸引拉过来，使泡沫液膜表面粘度降低，局部变薄而破裂。消基金项目：陕西省科技计划项目作者简介：张凡（1976- ），男，天津人，陕西省石油化工研究设计院助理工程师，从事精细化学品市场推广及应用研究。电话E-mail：泡剂有破泡和抑泡两种性能3。染色中所用的消泡剂要求具有高的消泡性和极好的持久抑泡性, 同时具备抗剪切、耐高温特性。国产消泡剂在持久性和耐高温性方面普遍达不到要求, 所以市场上喷射染色和后整理用消泡剂大多采用进口产品, 如美国道康宁的FB50、日本信越的X50这类产品性能良好, 但价格昂贵。本实验从消泡机理出发，制备出聚醚改性聚硅氧烷消泡剂，并在溢流染色生产中得到成功使用。1 实验部分1.1试剂与仪器聚醚聚硅氧烷单体自制、聚二甲基硅氧烷、疏水白炭黑、Span-60、Tween-60、Span-80、Tween-80、聚乙烯醇、纤维素、十二烷基苯磺酸钠均为工业品。电动搅拌机；均质机；JYT-10药物托盘天平；烘箱；高速离心机。1.2 实验方法1.2.1消泡剂的制备将一定比例的疏水白炭黑、聚氧烯醚接枝聚硅氧烷及二甲基硅氧烷加入500ml圆底烧瓶中，搅拌，油浴升温至160180，保温3h，然后降至室温。依次加入乳化剂、增稠剂水溶液，搅拌，升温，使乳化剂完全熔解。继续搅拌约2h，得粗乳液，然后用高速匀浆器以6000r/min的转速搅拌约10min，得稳定的乳液产品。1.2.2消泡剂的性能评测消泡及抑泡性能评测向600ml量筒中，加入100ml 2.5%的十二烷基苯磺酸钠水溶液作为发泡液，以3L/min速度持续通入N2鼓泡，当泡沫体积达到400ml时，用移液管加入0.05ml的消泡剂，同时开始计时，记录泡沫全部消除的时间，称为动态消泡；时间越短；消泡性越好。紧接着记录泡沫体积再一次达到400mL所需时间，时间越长，抑泡性越好。稳定性评测 离心稳定性：将消泡剂在 3000r/min 的离心机上离心分离 30min，观察其分层情况。热稳定性：消泡剂样品放入85烘箱中放置48h，观察是否破乳。1.2.3染色工艺染色工艺流程如下：坯布下缸氧漂加入消泡剂染色加入消泡剂皂洗水洗固色水洗上柔软剂脱水烘干定型包装入库。2 结果与讨论2.1 乳化剂的选择乳化剂的作用是降低油相和水相之间的界面张力，使作为消泡剂主体的油相在水相中较稳定地分散成细小粒子，从而得到稳定的乳状液。用于消泡剂乳化加工的乳化剂应具有下列条件：乳化能力强,能得到贮存稳定性好的乳状液；乳化剂本身低泡或不助泡,有消泡作用的更好；对于应用时的环境条件适应性好,不受介质的pH值、温度、水质、硬度等的影响而发生乳化性能的很大变化4 。乳化剂通常采用复合表面活性剂，虽然可以参考用亲水亲油值HLB来选择，但由于添加材料的复杂性和制作工艺的差异，最佳配伍性和加入量还要实验确定5。通常情况下选择适宜的乳化剂可使乳液稳定，但是若乳液过分稳定，使用时破乳慢不能发挥消泡作用，反而会使消泡效力下降；乳化剂用量小，则乳液会不稳定，分散不好破乳快，活性好，但易凝聚,导致污染起泡介质；乳化程度适当，分散后破乳速度合理，效果最好。固定聚二甲基硅氧烷质量分数，考察复合乳化剂质量分数对乳液稳定性和消泡效果的影响见表1表1. 复合乳化剂质量分数对乳液稳定性和消泡时间的影响Tab1. Effect of mass fraction of blend emulsifier onemulsion stability and defoaming time(乳化剂)/%消泡时间/s乳液状态3.515.1分层4.010.8分层4.56.3均一5.06.2均一由表1可看出，随着复合乳化剂质量分数的增加，乳液稳定性和消泡效果均变好，但当乳化剂质量分数过高时，生产成本增加。因此，乳液中复合乳化剂的质量分数为4.5较好。2.2 消泡剂配方的优化初步的实验研究发现，聚醚改性聚硅氧烷具有适宜的浊点、良好的高低温消泡能力和乳化力，但作为抗剪切的持久消泡能力不足。要保持持久的消泡活性, 必须在介质中添加具备适宜分散的颗粒度作为永久的消泡核心。为此，需要将其与疏水白炭黑及聚二甲基硅氧烷配伍, 用适量的非离子型表面活性剂作为作乳化剂，制成含有效物质量分数约50%的乳液。乳液的消泡性能见表2。表2 配方优化测试结果Table 2 Experimental results of different sample配方组分聚醚聚硅氧烷/白炭黑聚醚聚硅氧烷/聚二甲基硅氧烷/白炭黑消泡时间/s6.35.1抑泡时间/s192215由表2可以看出, 以聚醚聚硅氧烷/聚二甲基硅氧烷/白炭黑构成的配方具有优异的消泡及抑泡能力。2.3消泡剂HK-013在溢流染色生产中的应用消泡剂加量为3，分别在染色和皂洗前加入，在MBC-RHT-SJUIBOZ高温高压溢流染色机生产上进行试用，分别考察了不添加消泡剂、添加HK-013消泡剂对色布的影响，结果见图1、图2。 图1 未添加消泡剂生产的色布 图2 添加消泡剂生产的色布Fig 1 Dyeing clothes produced by no defoamer Fig 2 Dyeing clothes produced by adding defoamer由图可以看出未添加消泡剂的色布上有较为明显的色点、色斑，而添加HK-013得布面颜色均匀，无明显色差。3 结论 以自制的聚醚聚硅氧烷、疏水白炭黑及聚二甲基硅氧烷为活性组分，配以4.5%的Span-60、Tween-60、Span-80与Tween-80组成的复合乳化剂，制备出了聚醚聚硅氧烷消泡剂HK-013，并在溢流染色生产中进行了应用，结果表明该消泡剂的消泡及抑泡性能优良，可取代目前使用的进口消泡剂。参考文献1 夏建明,陈晓玉,李纪亮. 纺织印染消泡剂的研制、性能与应用J. 浙江纺织服装职业技术学院学报