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CN115135395B - 泡沫控制组合物 - Google Patents

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CN115135395B CN202180014717.XA CN202180014717A CN115135395B CN 115135395 B CN115135395 B CN 115135395B CN 202180014717 A CN202180014717 A CN 202180014717A CN 115135395 B CN115135395 B CN 115135395B
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Abstract

泡沫控制组合物和其调配物以及该泡沫控制组合物和其调配物在各种应用中的用途,该用途包括一种用于制备泡沫控制组合物的方法,该泡沫控制组合物包含交联聚有机硅氧烷材料,该交联聚有机硅氧烷材料包括分散的二氧化硅填料,该方法包括以下步骤:A)通过组合以下组分制备氢化硅烷化反应混合物:(i)二氧化硅填料;(ii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(iii)进行加成反应的至少两个反应性取代基;(iii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(ii)进行加成反应的至少三个反应性取代基;以及(iv)氢化硅烷化催化剂;B)进行组分(ii)和(iii)的氢化硅烷化反应,直到该反应混合物至少部分地胶凝以形成氢化硅烷化反应产物为止;C)剪切步骤B)的该氢化硅烷化反应产物;以及D)将步骤C)的该氢化硅烷化反应产物与(v)硅酮树脂和(vi)缩合催化剂组合以形成缩合反应混合物,并且在(v)该硅酮树脂与步骤C)的该氢化硅烷化反应产物之间进行缩合反应以形成缩合反应产物。

Description

泡沫控制组合物
相关申请的交叉引用:本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2020年2月20日提交的美国临时专利申请序列号62/978982的权益。美国临时专利申请序列号62/978982通过引用在此并入。
技术领域:
本发明涉及包含分散有二氧化硅填料的交联聚有机硅氧烷的泡沫控制组合物以及用于制备和使用该泡沫控制组合物的方法。
前言
包含分散有二氧化硅填料的交联聚有机硅氧烷的泡沫控制组合物在本领域中是已知的。主要应用是该泡沫控制组合物在高或低pH值(例如,高于pH 12或低于pH 3)和/或高于环境温度的温度下操作的发泡工艺中的用途。适用的工艺包括造纸和制浆工艺(例如,牛皮纸制浆工艺)、纺织染色工艺、金属加工工艺、废水处理工艺、天然气洗涤工艺以及油墨、涂层、油漆和洗涤剂的生产。在US8053480中描述了特别成功的泡沫控制组合物。此参考文献描述了一种泡沫控制组合物,该泡沫控制组合物通过在反应性聚有机硅氧烷与分散的细碎疏水性二氧化硅之间进行氢化硅烷化反应来制备,即,A)在步骤(B)之前混合:(i)二氧化硅填料;(ii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(iii)进行加成反应的至少两个反应性取代基;(iii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(ii)进行加成反应的至少三个反应性取代基;B)随后于氢化硅烷化催化剂存在下引起组分(ii)和(iii)的氢化硅烷化反应,其中进行氢化硅烷化反应直到混合物至少部分地胶凝为止;然后C)剪切部分地胶凝化的材料。虽然所得材料是有效的泡沫控制组合物,但对开发在较低加成水平下提供改进的泡沫控制性能的泡沫控制组合物存在持续兴趣。
发明内容:
本发明包括包含分散有二氧化硅填料的交联聚有机硅氧烷的泡沫控制组合物以及用于制备和使用该泡沫控制组合物的方法。本方法以US8053480中描述的方法为基础,但重要的是使所描述的氢化硅烷化反应产物于缩合催化剂存在下与硅酮树脂进行随后的缩合反应以形成缩合反应产物。与上述氢化硅烷化反应产物相比,此缩合反应产物具有较低的粘度,并且在大多数情况下在较低添加(浓度)水平下提供改进的持久性和/或改进的泡沫控制性能。
一方面,本发明包括一种用于制备泡沫控制组合物的方法,该泡沫控制组合物包含交联聚有机硅氧烷材料,该交联聚有机硅氧烷材料包括分散的二氧化硅填料,该方法包括以下步骤:
A)通过组合以下组分制备氢化硅烷化反应混合物:(i)二氧化硅填料;(ii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(iii)进行加成反应的至少两个反应性取代基;(iii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(ii)进行加成反应的至少三个反应性取代基;以及(iv)氢化硅烷化催化剂;
B)进行组分(ii)和(iii)的氢化硅烷化反应,直到该反应混合物至少部分地胶凝以形成氢化硅烷化反应产物为止;
C)剪切步骤B)的该氢化硅烷化反应产物;以及
D)将步骤C)的该氢化硅烷化反应产物与(v)硅酮树脂和(vi)缩合催化剂组合以形成缩合反应混合物,并且在(v)该硅酮树脂与步骤C)的该氢化硅烷化反应产物之间进行缩合反应以形成缩合反应产物。
在本发明的另一方面,(i)二氧化硅填料包括疏水性二氧化硅和亲水性二氧化硅两者。在本发明的另一方面,(i)二氧化硅填料包括气相二氧化硅和沉淀二氧化硅。
描述了许多另外的实施方案,包括泡沫控制组合物本身和其调配物以及该泡沫控制组合物和其调配物在各种应用中的用途。
具体实施方式:
如发明内容中所提及,本发明的方法建立在整体并入本文的US8053480中描述的方法的基础上。简而言之,本发明方法涉及制备A)氢化硅烷化反应混合物;B)进行氢化硅烷化反应以形成氢化硅烷化反应产物;C)剪切氢化硅烷化反应产物以及D)将步骤C)的氢化硅烷化反应产物与硅酮树脂和缩合催化剂组合以形成缩合反应混合物,并且在硅酮树脂与氢化硅烷化反应产物之间进行缩合反应以形成缩合反应产物。步骤A)、B)和C)可以如US8053480中描述的方式或根据本文提供的扩展描述进行。例如,制备氢化硅烷化反应混合物的步骤可涉及以任何特定顺序组合和混合单独的组分(i)、(ii)、(iii)和(iv),但优选下文所描述的特定顺序。混合可任选地包括使用溶剂,包括硅油如PDMS、在25℃下为液体的水不溶性有机化合物或它们的混合物。步骤B)优选地基本上在氢化硅烷化反应混合物的组分基本混合之后开始,以确保更均匀的氢化硅烷化反应产物。例如,为了确保(i)细碎二氧化硅填料将被均匀地分散在氢化硅烷化反应产物内,将二氧化硅填料优选地在基本反应之前与大部分聚有机硅氧烷(ii)或(iii)组合并混合。由此,本领域技术人员将理解,在完全混合之前可发生某种程度的反应,并且步骤A)和B)可重叠,即混合可与反应同时发生。步骤B)中反应的基本开始可通过分阶段添加单独组分来控制,即最后添加氢化硅烷化催化剂和/或含SiH的聚合物。如将描述的,氢化硅烷化优选地通过加热氢化硅烷化反应混合物来基本上开始。因此,加热步骤可在氢化硅烷化反应混合物基本混合之后分阶段进行或与如下文所描述的某些组分,例如氢化硅烷化催化剂和/或含SiH的聚合物的添加(和共混)同时进行。
在步骤A)中,制备包含以下组分的氢化硅烷化反应混合物:(i)二氧化硅填料;(ii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(iii)进行加成反应的至少两个反应性取代基;(iii)聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(ii)进行加成反应的至少三个反应性取代基;以及(iv)氢化硅烷化催化剂;其中的每一个在下文描述。
(i)二氧化硅填料:
本发明中使用的细碎二氧化硅填料没有特别限制,并且包括沉淀、煅烧、热、气凝胶和气相(热解)种类。此类二氧化硅填料可根据常规制造技术制备,例如卤化硅的热分解(热解)、硅酸的金属盐,例如硅酸钠的分解和沉淀以及凝胶形成方法。优选的二氧化硅包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅,两者均可以是亲水性或预处理的疏水性二氧化硅。适用的沉淀二氧化硅优选地具有根据ISO 5794/1(2010)测量的50m2/g-200m2/g的BET表面积。气相二氧化硅优选地具有100m2/g至400m2/g,最优选地100m2/g至300m2/g的BET表面积,如根据DIN 66131测量的。适用的二氧化硅填料优选地具有0.1μm至100μm的平均粒度,即平均体积加权直径(有时表示为:“Dv50”或“Dv0.5”),但更优选为0.5μm至25μm,如根据ISO 13320(2009)(激光衍射)通过干法,即干分散体分析使用连接到马尔文仪器公司(MalvernInstruments)的干分散体“Aero M”的MastersizerTM3000激光衍射粒度分析仪测定的。
在一个实施方案中,本发明中使用的二氧化硅填料仅由预处理的疏水性二氧化硅组成(与US8053480中描述的方法一致)。适用的疏水性气相二氧化硅的商业示例包括:
Figure BDA0003797866660000041
H2000和
Figure BDA0003797866660000042
H15(瓦克化学股份公司(Wacker Chemie AG))、
Figure BDA0003797866660000043
972和
Figure BDA0003797866660000044
805(赢创德固赛股份有限公司(Evonik Degussa GmbH))以及
Figure BDA0003797866660000045
TS-720和TS-530(卡博特股份有限公司(Cabot GmbH))。适用的疏水性沉淀二氧化硅的另外的商业示例包括:
Figure BDA0003797866660000046
D10、
Figure BDA0003797866660000047
D13和
Figure BDA0003797866660000048
D17(赢创德固赛股份有限公司)以及Zeoflo TL(沃尔姆斯格雷斯股份有限公司(Grace GmbH&Co.KG,Worms))。
在替代性实施方案中,用于本发明的二氧化硅填料包括疏水性二氧化硅和亲水性二氧化硅的组合。疏水性二氧化硅与亲水性二氧化硅的优选重量比包括:95:5至5:95、90:10至10:90和90:10至50:50。适用的亲水性气相二氧化硅的商业示例包括:
Figure BDA0003797866660000049
N 20、
Figure BDA00037978666600000410
S13和
Figure BDA00037978666600000411
T30(慕尼黑瓦克化学股份公司)、
Figure BDA00037978666600000412
200(赢创德固赛股份有限公司)以及
Figure BDA00037978666600000413
Figure BDA00037978666600000414
LM 150(卡博特股份有限公司)。适用的亲水性沉淀二氧化硅的商业示例包括:
Figure BDA00037978666600000415
383 DS和
Figure BDA00037978666600000416
160 PQ(赢创德固赛股份有限公司)以及
Figure BDA00037978666600000417
244FP和Zeofoam(沃尔姆斯格雷斯股份有限公司)。
在又另一个替代性实施方案中,用于本发明的二氧化硅填料包括气相二氧化硅和沉淀二氧化硅的组合。
如本文所使用的,关于二氧化硅使用的术语“疏水性”是指例如通过用如反应性硅烷或硅氧烷等疏水剂,例如二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、羟基封端的聚二甲基硅氧烷和甲基封端的聚二甲基硅氧烷、硅氧烷树脂、脂肪酸或这些中的一种或多种的混合物进行化学处理被赋予疏水性的二氧化硅。表面已用疏水剂进行改性的二氧化硅难以被水润湿,但可被甲醇/水混合物润湿。疏水性程度通常通过润湿二氧化硅所需的甲醇与水的分数(表示为甲醇的wt%)来表征(即“甲醇润湿性”)。甲醇分数越高,二氧化硅的疏水化程度越高。用于测量疏水性的本领域公认的方法描述于US6899951中并且并入本文。简而言之:将200mg二氧化硅放入六个带刻度的透明离心管中,每个离心管具有15ml的容量。将8ml甲醇/水混合物添加到每个管中,其中对于每个连续的管,每种混合物的甲醇浓度增加(例如,10体积%的甲醇至90体积%的甲醇)。每种混合物的甲醇浓度的初始选择取决于预期的甲醇润湿性。将离心管紧密封闭并且剧烈振荡(例如,在振荡混合器管中30秒,即至少10次上下移动)。为了分离润湿的二氧化硅级分,然后将管在2500rpm下离心5分钟。润湿的级分形成沉淀物,该沉淀物的体积可在离心管上的刻度尺上读出。将沉积物体积相对于甲醇/水混合物浓度(按体积计的甲醇含量)绘图。各个测量点产生曲线(x轴:甲醇/水混合物中的甲醇级分的百分比,y轴:沉积物的高度),曲线的位置和斜率表征疏水性程度。报告了曲线拐点处x轴值(wt%)的疏水化。出于本发明的目的,疏水性二氧化硅优选具有至少20重量%的甲醇,例如20重量%至70重量%的甲醇和更优选30重量%-60重量%的甲醇的甲醇润湿性。二氧化硅的疏水性可进一步通过碳含量来表征,该碳含量由通过燃烧样品中的碳的氧化测量,其中所得CO2通过红外(IR)检测器(ISO 3262-20)测量,如通过引用并入本文的US8614256所描述的。优选的疏水性二氧化硅具有0.2重量%至7重量%和最优选地0.5重量%至4重量%的碳含量。
适用于本发明的亲水性二氧化硅优选具有等于或小于10重量%的甲醇,例如0wt%至10wt%和更优选0重量%至5重量%的甲醇的甲醇润湿性。通过另外的或替代性的表征,适用于本发明的亲水性二氧化硅具有低于0.1重量%的碳含量,如通过上述方法测定的。
(ii)和(iii)聚有机硅氧烷:
聚有机硅氧烷组分(ii)和(iii)的反应性取代基是硅键合的氢原子和硅键合的脂肪族不饱和烃基团,其中不饱和度介于所述基团的末端碳原子之间。硅键合的氢基团或不饱和基团是否在组分(ii)上或在组分(iii)上并不重要,只要一个主要地、优选地单独见于组分(ii)上,并且另一个主要地、优选地单独见于组分(iii)上。尽管组分(ii)可包括主要地线性主链上的一些支化或一些悬垂硅氧烷单元,但最优选的是组分(ii)是线性聚有机硅氧烷材料。特别优选的是反应性取代基位于聚有机硅氧烷的末端硅原子上。关于组分(iii),无论这是直链、支链、树脂状或环状聚有机硅氧烷材料并不重要。优选的是,反应性基团在聚合物中以此类方式间隔开使得该反应性基团在不同的硅原子上被取代,优选地相距足够远以能够容易地与组分(ii)的许多聚有机硅氧烷材料反应。优选的是,硅键合的脂肪族不饱和烃基团是烯基,优选地乙烯基或烯丙基,最优选地乙烯基。虽然下面的描述将使用具有脂肪族不饱和烃基团作为取代基的组分(ii)和具有硅键合的氢原子的组分(iii)的选择,但应理解相反的情况同样适用。
在本方法的步骤(A)中使用的优选组分(ii)是具有以下通式的乙烯基封端的聚二有机硅氧烷:Vi-[Si(R2)O]n–Si(R2)Vi,其中R表示一价有机基团,并且Vi表示乙烯基基团。有机基团R优选地为至多8个碳原子的烃基团,更优选地烷基基团或芳基基团,例如甲基、乙基、丙基、己基或苯基。特别优选的是所有R基团的至少80%是甲基基团,最优选地100%。表示整数的n的值使得乙烯基封端的聚二有机硅氧烷的粘度在25℃的温度下在200cP至100,000cP(mPa·s),更优选地2000cP至55,000cP的范围内。
用于步骤(A)的优选组分(iii)是具有硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷,有时也称为聚有机氢硅氧烷,其可以是环状的、直链的、支链的或树脂状的,或者可以是包含两种或更多种此类多有机氢硅氧烷的混合物。组分(iii)的粘度显著低于组分(ii)的粘度,优选地在25℃下不超过1000cP。合适的环状聚有机氢硅氧烷包括式(RR'SiO)x的那些,其中R如上所定义并且R'是R基团或氢原子,条件是有至少三个硅原子,其上被氢原子取代,并且x是值为3至10的整数。优选地,R是具有1个至6个碳原子的烷基或芳基,优选地甲基,每个R'是氢并且x是3至5的整数。用作组分(iii)的合适的线性聚有机氢硅氧烷包括通式R'3SiO(RR'SiO)ySiR'3的那些,其中R和R'与上述定义相同并且y为2至300,优选地2至40,并且更优选3至25,条件是每个分子至少有3个硅键合的氢原子。用作组分(iii)的树脂状或支化聚有机氢硅氧烷材料具有三维结构,并且可包括一价(R'3SiO1/2)单元、二价(R'2SiO2/2)单元、三价(R'SiO3/2)单元和/或四价(SiO4/2)单元,其中R'具有与上述相同的含义,条件是每个分子至少有3个硅键合的氢基团。用作组分(iii)的优选树脂状聚有机氢硅氧烷材料具有不超过15,000的重均分子量(Mw)。特别优选的是,组分(iii)每个分子具有3个至10个,最优选3个至5个硅键合的氢原子,其中每个氢原子在不同的硅原子上被取代。
如上所述,组分(ii)和(iii)可分别包括SiH基团和优选的Si-烯基官能团,而不是上文具体描述的那些。在此类情况下,组分(ii)可以是聚有机氢硅氧烷,优选地具有末端SiH基团的聚二烷基硅氧烷,例如具有末端二甲基氢硅氧烷单元并且在25℃下粘度为200cP至100,000cP,优选地2000cP至55,000cP的聚二甲基硅氧烷。另外,组分(iii)可以是例如具有单官能单元(R”3SiO1/2)、双官能单元(R”2SiO2/2)、三官能单元(R”2SiO3/2)和四官能单元(SiO4/2)的树脂状材料,其中R”表示基团R或一价不饱和脂肪族烃基团。一些OH基团还可被取代到一些硅原子。特别优选的树脂状材料是乙烯基取代的硅氧烷树脂,该乙烯基取代的硅氧烷树脂主要具有单官能单元和四官能单元、约5,000的重均分子量(Mw)和在不同的硅原子上被取代的平均3个至5个乙烯基单元。
如本领域已知的,应选择组分(ii)和(iii)的比率,以便很好地控制氢化硅烷化反应。通过选择每种类型的反应基团的适当水平,可控制交联和支化密度。另外,通过使用过量的一个官能团,优选地脂肪族不饱和烃基团,可控制最终支化或交联的聚有机硅氧烷中未反应基团的量。优选地,SiH基团与脂肪族不饱和Si键合的烃基团的数量比率在1/10至10/1的范围内,更优选地,该比率将为1/5至5/1,最优选地1/3至1/1。
适用的乙烯基官能聚有机硅氧烷是众所周知的并且能够商购获得。代表性的商业示例包括:SILASTICTMSFD 128、SILASTICTMSFD-120和DOWSILTMSFD-119,所有这些都能够从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)获得。适用的SiH官能聚有机硅氧烷也是众所周知的并且包括:DOWSILTM1-8114、XIAMETERTM MHX-1107流体、XIAMETERTMOFX-5057流体、DOWSILTM1-3502聚合物、SYL-OFFTM7672、SYL-OFFTM7678和DOWSILTM6-3570聚合物,所有都能够从陶氏化学公司获得。
(iv)氢化硅烷化催化剂:
氢化硅烷化催化剂的选择没有特别限制,但在大多数实施方案中,催化剂包括铂、铑、铱、钯、钌或它们的组合。氢化硅烷化催化剂可以是例如细铂粉、铂黑、乙酰丙酮铂、氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、氯铂酸的烯烃络合物、氯铂酸和烯基硅氧烷(例如,在二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中稀释的二乙烯基四甲基二硅氧烷,其可根据US3419593中描述的方法制备)的络合物、如US5175325中所描述的氯化亚铂和二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物或包括上述铂催化剂的热塑性树脂。在其它实施方案中,氢化硅烷化催化剂是铂乙烯基硅氧烷络合物,如卡斯特催化剂(Karstedt's catalyst)或斯派尔催化剂(Speier's catalyst)或它们的组合。特定的卡斯特催化剂描述于US3715334和US3814730中。适用的催化剂的另外的示例描述于以下中:US2823218、US3419359、US3445420、US3697473、US3814731、US3890359和US4123604。硅氢加成催化剂可以是单一催化剂或两种或更多种催化剂的组合。这些氢化硅烷化催化剂中的许多氢化硅烷化催化剂需要加热反应物以便发生显著反应。
用于本发明的氢化硅烷化催化剂的浓度可通过常规实验测定。通常,基于根据本发明的方法的步骤(B)中使用的混合物中组合的组分(ii)和(iii)的重量,催化剂的有效量在一定范围内,以提供按重量计百万分之0.1至百万分之(ppm)1000的实际金属(例如,铂)。所有这些材料在本领域中是众所周知的,并且能够商购获得,例如氯铂酸和SYL-OFFTM4000催化剂。
在步骤A)中,扩链剂可任选地包含在氢化硅烷化反应混合物中。这些是类似于组分(ii)的材料,并且优选地是基本上线性聚有机硅氧烷材料,其中反应性基团存在于聚有机硅氧烷的末端硅原子处。这些材料起到参与氢化硅烷化反应的作用,但具有隔开最终聚有机硅氧烷支化的位置的作用。因此,优选的是,扩链剂的反应性基团与组分(iii)的反应性基团相同。当组分(iii)包括脂肪族族不饱和烃反应性基团时,合适的扩链剂的示例包括α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷。
任选但优选的是,氢化硅烷化反应混合物包含溶剂(这里也称为“稀释剂”),如聚二有机硅氧烷或水不溶性有机化合物。合适的聚二有机硅氧烷溶剂是基本上线性或环状聚合物,但也可使用它们的混合物,其中硅键合的取代基是如上文定义的基团R。最优选地,所有硅键合的取代基的至少80%是烷基基团,优选地甲基基团。最优选的溶剂包括具有在25℃下测量的50cP至30,000cP,更优选地500cP至5000cP的粘度的三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其它优选的溶剂包括在25℃下为液体的水不溶性有机化合物。优选的水不溶性有机溶剂或稀释剂包括脂肪族烃,如矿物油、白油、液体聚异丁烯、异链烷烃油或凡士林和它们的共混物,最优选具有高于100℃的沸点和高于100℃的闪点。还可使用上述的混合物。存在溶剂或稀释剂主要用于溶解在本发明方法的步骤(B)中制备的支化或交联的聚有机硅氧烷,这对于较高粘度的支化或交联的聚二有机硅氧烷特别有用。可使用的溶剂的量可广泛地变化,并且优选的是在支化或交联的聚有机硅氧烷本身具有较高粘度的情况下使用较大量的溶剂。基于氢化硅烷化反应混合物的总调配物,使用的溶剂或稀释剂的量可高达90w%,但优选地使用30wt%至80wt%。
在步骤B)期间,使组分(ii)和(iii)于氢化硅烷化催化剂存在下进行反应。有可能将催化剂与组分(i)至(iii)同时组合,但如果这样做,优选的是使用停止催化剂活性直到该过程准备好进行的方法。此类选项包括使用抑制剂和使用物理分离,如在该过程的步骤B)开始之前立即取消的封装。可替代地且更优选地,在步骤B)开始之前立即添加氢化硅烷化催化剂,这可通过任何已知的方式进行,并且需要将催化剂有效分散到氢化硅烷化反应混合物中。特别优选的是制备步骤(A)的混合物并且加热至能够发生氢化硅烷化反应的温度,在该阶段引入纯催化剂或稀释形式(例如,在组分(ii)或(iii)的小部分中,优选地具有脂肪族不饱和烃取代基的组分或在如下文所讨论的稀释剂或溶剂的小部分中)的催化剂并混合以在混合物中形成分散体。
用于在步骤(B)中使用优选组分(ii)和(iii)形成支化或交联的聚有机硅氧烷的氢化硅烷化反应可表示如下:–SiCH═CH2+HSi–→–SiCH2CH2Si–。该反应优选地通过将乙烯基封端的聚二有机硅氧烷、聚有机氢硅氧烷和任选的溶剂或稀释剂共混来进行,并使该共混混合物达到所需的反应温度,此时添加氢化硅烷化催化剂以进行反应。适用的溶剂或稀释剂包括硅油,如在25℃下具有50cP至30,000cP,但更优选地500cP至5000cP的粘度的PDMS、如白油等液态脂肪族烃、聚异丁烯以及它们的混合物。氢化硅烷化反应可在环境温度下发生,但是优选地在30℃至120℃,更优选地约40℃至100℃的温度下进行。优选地,在组分(ii)是含脂肪族不饱和烃基团的聚有机硅氧烷,例如乙烯基封端的聚二有机硅氧烷的情况下,基于组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总重量(即不包括任何溶剂、稀释剂或任选组分的重量),该组分以高达98wt%,优选地80wt%至92wt%的量包含在反应物溶液中。在相同的基础上,二氧化硅填料(i)的量为2wt%至15wt%,更优选地2wt%至8wt%;并且组分(iii)的量为0.1wt%至5wt%。氢化硅烷化催化剂的浓度可通过常规实验测定。通常,基于根据本发明的方法的步骤(B)中使用的混合物中组合的组分(ii)和(iii)的重量,催化剂的有效量应在一定范围内,以提供按重量计百万分之0.1至百万分之(ppm)1000的实际金属(例如,铂)。
在步骤B)中制备的氢化硅烷化反应产物(即,交联的聚有机硅氧烷)具有优选地部分胶凝的三维网络,并且具有在1,000,000cP至50,000,000cP的粘度,如根据ASTM D2196-05使用粘度计(Brookfield DV2-HB)在1s-1的剪切速率和25℃的温度下测量的。
在步骤C)中,步骤B)的氢化硅烷化反应产物经受剪切,如通过搅拌或通过使氢化硅烷化反应产物穿过快速混合设备(例如,Myers混合器、Drais混合器、针式混合器、转子-定子等)以降低其粘度并改进流动性。在优选实施方案中,将剪切施加到氢化硅烷化反应产物,直到其粘度降低到根据ASTM D2196-05使用粘度计(Brookfield DV2-RV)在25℃下在1s-1的剪切速率下测量的40,000cP至500,000cP的范围为止。在优选实施方案中,与由步骤B得到的氢化硅烷化反应产物相比,步骤C)导致粘度降低至少90%。
在步骤D)中,将来自步骤C)的剪切的氢化硅烷化反应产物与硅酮树脂和缩合催化剂组合以形成缩合反应混合物,并且在硅酮树脂与氢化硅烷化反应产物之间进行缩合反应以形成缩合反应产物。缩合反应可通过将硅酮树脂与氢化硅烷化反应产物混合同时在高温,例如80℃至150℃,更优选地95℃至120℃下加热来进行。优选地,在缩合反应混合物已被加热至至少100℃的高温之后添加缩合催化剂。反应通常进行至少几分钟至几小时,即最通常约30分钟。适用的硅酮树脂和缩合催化剂如下文所描述,其中优选MQ树脂和KOH分散体(水性或溶剂中)。硅酮树脂可在溶剂中提供,如在聚二甲基硅氧烷(PDMS)流体中,如上文所描述的本领域中常见的。基于氢化硅烷化反应产物的重量(即,不包括归因于任何溶剂的重量),与来自步骤C)的氢化硅烷化反应产物组合的硅酮树脂的量没有特别限制,但通常为1wt%至20wt%,但优选地2wt%至10wt%和更优选地2wt%至5wt%。缩合催化剂的用量没有特别限制,并且可基于使用的特定催化剂通过常规实验测定。当使用KOH时,优选将KOH预先溶解在20%的水或如甲醇、乙醇或异丙醇等醇中;其中通常范围为此类溶液的0.3%顶部3%。与由步骤C)产生的氢化硅烷化反应产物相比,由步骤D)产生的缩合反应产物具有降低的粘度,即,缩合反应产物的粘度优选地比来自步骤C)的剪切的氢化硅烷化产物的粘度低至少25%。由步骤D)产生的缩合反应产物的粘度在25℃下可以是10,000cP至100,000cP,但优选地等于或小于100,000cP、60,000cP、50,000cP、40,000cP或甚至30,000cP。优选的粘度范围包括:10,000cP至50,000cP,如根据ASTM D2196-05使用Brookfield DVII,纺锤体CP-52在1RPM和25℃下测量的。缩合反应混合物可任选地包含聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷包含一个或多个羟基官能团或能够水解的基团。例如,具有至少一个末端硅烷醇基团的聚二有机硅氧烷也是众所周知的且是能够商购获得的材料,并且可由以下通式表示:Ra 3SiO-[Si(R)2O]n-Si Ra 3,其中R是如上文所描述的一价烃基团并且Ra是羟基基团或OR基团。
(v)硅酮树脂:
如本文所用,“有机硅树脂”是指含有至少一个(RSiO3/2)或(SiO4/2)甲硅烷氧基单元的任何有机聚硅氧烷。当大部分甲硅烷氧基单元选自T或Q甲硅烷氧基单元时,形成硅酮树脂。此类树脂可表示为:
(R1R2R3SiO1/2)w(R4R5SiO2/2)x(R6SiO3/2)y(SiO4/2)z
其中R1-R6独立地选自如上定义的R或R'基团,例如经取代或未经取代的烃基基团、烷氧基基团,并且w、x、y和z独立地≥0至≤1,条件是y和z不同时为0并且w+x+y+z=1。下标y指示T甲硅烷氧基单元,并且下标z指示Q甲硅烷氧基单元。存在于固体硅酮树脂中每个甲硅烷氧基单元的量以存在于硅酮树脂中所有M、D、T和Q甲硅烷氧基单元的总摩尔数的摩尔分数(通过下标w、x、y和z)表示。硅酮树脂中各种甲硅烷氧基单元的摩尔分数以及硅烷醇含量(如果有的话)可通过29Si NMR技术容易地确定。当有机聚硅氧烷主要包含M和T甲硅烷氧基单元时,该有机聚硅氧烷通常被称为“T树脂”或“倍半硅氧烷树脂”。当M和Q甲硅氧基单元占主导地位时,所得有机硅氧烷通常被称为“MQ树脂”。出于本发明的目的,硅酮树脂优选地包括MQ树脂。M基团与Q基团的数量比率优选地在0.4:1至2.5:1,更优选地0.4:1至1.1:1和最优选地0.5:1至0.8:1的范围内。该树脂在室温下可以是固体,但也可使用具有高于1.2的M/Q比的MQ树脂,其通常是液体。尽管最优选的是,树脂仅由如上文定义的一价甲硅烷氧基单元和四价甲硅烷氧基单元组成,但也可使用包括M基团、T单元和Q单元的树脂。还能够接受的是,存在的所有单元中高达20%可以是如上文定义的二价单元R4R5SiO2/2。可存在其它烃基团,例如,例如作为二甲基乙烯基甲硅烷基单元存在的烯基基团,优选地不超过所有R”基团的5%。也可存在硅键合的羟基基团和/或烷氧基基团,例如甲氧基基团。适用的硅酮树脂可通过例如某些硅烷材料的水解在溶剂中或原位制备。特别优选的方法是于溶剂,例如二甲苯存在下水解和缩合四价甲硅烷氧基单元的前体(例如四原硅酸酯、原硅酸四乙酯、聚硅酸乙酯或硅酸钠)和一价三烷基甲硅烷氧基单元的前体(例如三甲基氯硅烷、三甲基乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷或六甲基二硅氮烷)。所得MQ树脂可进一步三甲基甲硅烷基化以反应出残余的Si-OH基团或可于碱存在下加热以通过消除Si-OH基团引起树脂自缩合。然而,出于本发明的目的,树脂优选地包括至少0.5wt%的Si键合的羟基基团或烷氧基基团,例如1至10(按重量计)个游离Si键合的羟基基团或烷氧基基团。这些树脂是固体,优选地作为液体在溶剂中递送。溶剂可以是粘度范围为50cP至1000cP的聚二甲基硅氧烷(PDMS)或有机溶剂,例如甲苯、二甲苯等。重均分子量(Mw)优选地为200至200,000,更优选地1000至20,000。此类树脂的代表性商业示例包括:DOWSILTMMQ-1600固体树脂、DOWSILTM593流体、DOWSILTM2-1912流体和DOWSILTM3527释放剂,所有这些都能够从陶氏化学公司获得。
(vi)缩合催化剂:
合适的缩合催化剂包括碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属硅醇盐、季铵氢氧化物、季鏻氢氧化物和有机酸的金属盐,例如,如十二烷酸、辛酸或乙酸等此类酸的锡盐、铅盐或锌盐。另外的示例描述于US4749740和EP0217501中。优选的碱金属氢氧化物催化剂是KOH。优选在使用前将缩合催化剂溶解在合适的溶剂如水或醇中以确保更好的反应均匀性。
泡沫控制组合物可任选地与硅酮聚醚共聚物(SPE)材料组合,如US3784479、US3984347、US4983316、US6372830、US6512015、US7294653、US9777121和EP341952中描述的那些。适用的硅酮聚醚的能够商购获得的示例包括:DOWSILTMOFX 5247流体、DOWSILTMOFX-5329流体、DOWSILTMOFX-5573流体和DOWSILTM5290性能改性剂。硅氧烷聚醚可以是线性的、ABA型或耙式的和优选地部分交联的结构,其中聚醚基团是通过烃基,优选地二价烃基与线性硅氧烷链键合的侧链SiC,并且这些直链硅氧烷链通过硅氧烷桥相互连接,如US 2003/0013808中所描述的。
在缩合反应混合物冷却后,可将任选组分添加到混合物中以促进随后的调配或加工,例如表面活性剂、增稠剂、粘结剂或载体。合适的表面活性剂可包括非离子种类、阳离子种类和两性种类或此类表面活性剂的混合物。优选地,使用非离子表面活性剂。合适的非离子表面活性剂包括:脱水山梨糖醇脂肪酸酯、乙氧基化脱水山梨糖醇脂肪酸酯、甘油酯、脂肪酸、乙氧基化物、醇乙氧基化物,例如(R”'(OCH2CH2)pOH),特别地脂肪醇乙氧基化物和有机硅氧烷聚氧乙烯共聚物。脂肪醇乙氧基化物通常包含附接到一价脂肪烃残基R的特征性基团(OCH2CH2)pOH,该一价脂肪烃残基包括约八个至约二十个碳原子,如月桂基(C12)、鲸蜡基(C16)和硬脂基(C18)。虽然“p”的值可在1至约100的范围内,但其值通常在约2至约40,优选地2至24的范围内。可使用此类表面活性剂的组合。合适的非离子表面活性剂的另外示例包括聚氧乙烯(4)月桂基醚、聚氧乙烯(5)月桂基醚、聚氧乙烯(23)月桂基醚、聚氧乙烯(2)鲸蜡基醚、聚氧乙烯(10)鲸蜡基醚、聚氧乙烯(20)鲸蜡基醚、聚氧乙烯(2)硬脂基醚、聚氧乙烯(10)硬脂基醚、聚氧乙烯(20)硬脂基醚、聚氧乙烯(21)硬脂基醚、聚氧乙烯(100)硬脂基醚、聚氧乙烯(2)油基醚和聚氧乙烯(10)油基醚。这些和其它脂肪醇乙氧基化物能够商购获得并且包括:ALFONICO、BRIJ、GENAPOL(S)、NEODOL、SURFONIC、TERGITOL和TRYCOL品牌表面活性剂。还可使用如乙氧基化辛基苯酚等乙氧基化烷基苯酚,其能够以商标TRITONS商购获得。
在又另一个实施方案中,泡沫控制组合物可任选地与此类成分以及合适的表面活性剂(例如,脂肪酸酯、聚环氧烷等)和在剪切下任选的增稠剂和水组合以形成水包油乳液。制备此类乳液的方法为众所周知的并且在文献中有所描述。参见例如US6521586和US8053480。本泡沫控制组合物可作为如US8053480和US6656975中描述的浓缩液体、自分散性浓缩物调配物、如EP0636684、US6165968、US20130309498、EP0496510中描述的颗粒或粒状形式或以众所周知的用于递送泡沫控制组合物的任何其它众所周知的调配物提供。
本发明的泡沫控制组合物可用作任何类型的泡沫控制组合物,即去沫剂和/或消泡剂。去沫剂一般被认为是泡沫减少剂,然而消泡剂一般被认为是泡沫抑制剂。本发明的泡沫控制组合物可用于各种介质中,如油墨、涂层、油漆、洗涤剂(包括纺织物洗涤、衣物洗涤和自动盘碟洗涤)、黑液以及纸浆和纸张制造、废水处理、纺织物染色工艺、天然气洗涤工艺。虽然适用于大多数泡沫控制应用,包括涉及水性系统的那些应用,但当发泡系统包括强酸性或强碱性水性环境,如具有小于约3或大于约12的pH的那些环境时,本泡沫控制特别有用。这特别适用于升高温度下的高酸性或碱性体系。因此,例如,在纸浆制造中遇到的极其苛刻的条件下,其中含水发泡介质(
Figure BDA0003797866660000141
加工“黑液”)的pH为12至14并且温度为50℃至100℃,已发现本发明的泡沫控制组合物比现有技术的消泡剂(包括US8053480中描述的那些)在显著更长的时间段(即,更大的持久性)内提供去沫活性。它们还具有较低的相对粘度,这有助于进一步处理、调配和/或使用。
除非另有说明,否则术语“粘度”是指根据ASTM D2196-05使用旋转锥板粘度计(Brookfield DVII,纺锤体CP-52,在1RPM下)在25℃下的动态粘度,并且术语“分子量”和“Mw”是指如通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的重均分子量。
已经描述了本发明的许多实施方案,并且在一些情况下,某些实施方案、选择、范围、成分或其它特征已被表征为“优选的”。这种“优选”特征的名称绝不应被解释为本发明的必要或关键方面。表达的范围特别包括指定的终点。
示例
除非另有说明,否则所有制备和测试在室温(RT)和标准压力(1atm或760mm Hg)下进行。以下材料用于制备样品:
二氧化硅:SipernatTMD10/1、AerosilTMR972、SipernatTMFK-383、SipernatTM22S和AerosilTM200,所有都来自赢创公司。缩合催化剂:来自VWR化学品公司(VWR Chemicals)的KOH 20%。乳化剂:来自禾大公司(Croda)的BrijTMS2和BrijTMS20表面活性剂。增稠剂:来自亚什兰公司(Ashland)的KeltrolTMRD和CP以及NatrosolTM250LR。杀生物剂:来自杜邦公司(DuPont)的KathonTMLXE。硅酮聚醚(SPE1):根据ASTM D2196-05具有12000cP(BrookfieldDVII,纺锤体CP-52,在2.5RPM下)的粘度的DOWSILTM5290性能改性剂。
下文提供了用于制备每个样品泡沫组合物、对应乳液、发泡测试溶液和测试方案的方法:
如下制备20%的泡沫控制活性乳液:将5.4份泡沫控制组合物和0.6份硅氧烷聚醚SPE1放入Hauschild SpeedMixerTM接受器中。将0.56份Brij S2和0.56份Brij 20表面活性剂的混合物预热至60℃。在70℃下加热后,将混合物在Hauschild SpeedMixerTM中在4500RPM下混合30秒,添加0.77份Keltrol RD、2.36份Natrosol 250LR、0.1份Kathon LXE和96.77份水的4份增稠剂混合物,并且混合30秒后,逐步添加另外2.5份和2.9份的增稠剂混合物并混合30秒。然后添加13.5份水以形成最终乳液。
发泡测试溶液:从Finish Kraft化学品纸浆厂获得的针叶木黑液样品,固含量为12.5%(SCAN-N 22:96)。
泡沫控制测试方案:使用软木黑液在泡沫室中测试了一系列泡沫控制组合物的乳液(20%)。为此目的,将600ml软木黑液在90℃下预热,并且引入内径为5cm的有刻度且恒温控制的玻璃柱体中。在调节至89℃的温度下,使此发泡液体循环通过循环管。使用设置在50Hz频率下的MDR Johnson泵来控制循环流速。当达到30cm的泡沫高度时,以液体射流形式注射120μl的测试泡沫控制组合物的乳液。监测并记录泡沫高度的演变。在足够的时间段内以cm为单位测量允许泡沫控制组合物耗尽其容量的泡沫高度,即,当再次在泡沫室中达到28cm泡沫高度时,并且测量发生这种情况的时间作为泡沫控制组合物的寿命(“持久性(P)”)的指标,以秒(s)为单位记录。
实施例1
为了证明进行步骤D)(即,氢化硅烷化反应产物和硅酮树脂于缩合催化剂存在下的后缩合反应)的影响,以如下文所描述的基本相同的方式制备两种样品泡沫控制组合物;然而,比较样品1不经受步骤D),而样品1经受涉及于缩合催化剂存在下缩合硅酮树脂和氢化硅烷化反应产物的步骤D)。如先前所描述的,将样品调配为乳剂并且在发泡测试溶液中测试。
比较样品1:通过将3.5份Sipernat D10分散在68.5份具有1000cP粘度的三甲基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷、28份具有9000cP粘度的二甲基乙烯基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷的混合物中来制备泡沫控制组合物(根据ASTM D2196-05,Brookfield DVII,纺锤体CP-52,在2.5RPM下)。将350份此类二氧化硅分散体与80份具有1000cP粘度(根据ASTMD2196-05,Brookfield DVII,纺锤体CP-52,在10RPM下)的三甲基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷和0.34份催化剂混合,该催化剂是二乙烯基四甲基二硅氧烷的氯铂酸络合物,稀释在70重量%的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中,其可根据US3419593中描述的方法制备。将混合物在混合下均质化并在60℃下加热,添加并且混合此处4.3份的20%预稀释度的二甲基硅氧烷单元和甲基氢硅氧烷单元的具有根据ASTM D445约7cP粘度(使用Oswald型毛细管粘度计)的三甲基硅氧烷封端的共聚物和具有1000cP粘度(根据ASTMD2196-05,Brookfield DVII,纺锤体CP-52,在10RPM下)的三甲基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷中的0.3%的SiH基团。将所得胶凝混合物在剪切力下均质化并冷却。
样品1:使用与比较样品1相同的程序制备样品1,不同之处在于在形成胶凝混合物并在剪切下均化后,将温度升至100℃,并且添加15份具有约13,000分子量的硅酮MQ树脂和三甲基甲硅烷氧基端基团的25%混合物和75%的具有1000cP粘度的三甲基封端的聚二甲基硅氧烷以及1.5份含20%KOH溶液的水。在100℃下混合2小时后,混合物是冷的。
样品编号 步骤D) 粘度(cP) 持久性(秒)
比较样品1 75000 370
样品1 26000 400
如上文所呈现的数据所展示的,步骤D)的应用导致泡沫控制组合物的粘度降低以及持久性(P)改进。
实施例2
为了证明使用疏水性二氧化硅、亲水性二氧化硅和它们的组合的影响,以与上文所描述的样品1基本相同的方式制备和测试一系列样品泡沫控制组合物,不同之处在于不同量的亲水性二氧化硅代替了样品1中使用的全部或部分疏水性二氧化硅。
Figure BDA0003797866660000161
如上文所呈现的数据所展示的,使用疏水性二氧化硅填料和亲水性二氧化硅填料的组合(即,样品3、4和5)示出比仅使用疏水性二氧化硅(样品1)改进的持久性(P),并且样品3和4示出比仅使用亲水性二氧化硅(样品6)改进的持久性(P)。
实施例3
为了进一步证明步骤D)的影响,即,在树脂与步骤C)的剪切的氢化硅烷化反应产物之间进行缩合反应,以如下文所描述的基本相同的方式制备两种样品泡沫控制组合物;然而,对于比较样品2,在步骤B中添加MQ树脂,随后在步骤C(剪切)中添加并最后添加缩合催化剂,而在样品7中,将MQ树脂和缩合催化剂与步骤C(剪切)的氢化硅烷化反应产物组合,然后作为步骤D)的一部分进行缩合反应。如先前所描述的,将样品调配为乳剂并且在发泡测试溶液中测试。
比较样品2:通过将3.15份疏水性Sipernat D10和0.35份亲水性SipernatFK383DS的混合物分散在68.5份具有1000cP粘度的三甲基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷和28份具有9000cP粘度的二甲基乙烯基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷的混合物中来制备泡沫控制组合物。然后将350份此混合物与80份具有1000cP粘度的三甲基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷、15份具有约13,000分子量的硅酮MQ树脂和三甲基甲硅烷氧基端基团的25%混合物和75%的具有1000cP粘度的三甲基封端的聚二甲基硅氧烷以及0.34份催化剂(二乙烯基四甲基二硅氧烷的氯铂酸络合物,稀释在70重量%的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷中,根据US3419593中描述的方法制备)组合并且混合。将混合物在混合下均质化并在60℃下加热,在剪切(步骤C)下添加并且混合并均质化4.3份的20%预稀释度的二甲基硅氧烷单元和甲基氢硅氧烷单元的具有约7cP粘度的三甲基硅氧烷封端的共聚物和具有1000cP粘度的三甲基硅氧烷封端的聚二甲基硅氧烷中的0.3%的SiH基团。然后将混合物加热至100℃,并且添加1.5份含20%KOH溶液的水。在100℃下混合2小时后,冷却混合物。
样品7:使用与比较样品2相同的方法制备样品7(使用相同的树脂和缩合催化剂(KOH)),不同之处在于在步骤C)(剪切)之后添加MQ树脂和缩合催化剂(KOH)。
Figure BDA0003797866660000171
Figure BDA0003797866660000181
如上文所呈现的数据所展示的,仅在泡沫控制组合物内包含硅酮树脂并不提供如作为步骤C)的一部分添加时的优异持久性。
实施例4
为了证明进行步骤D)(即,氢化硅烷化反应产物和硅酮树脂于缩合催化剂存在下的后缩合反应)的影响,以如下文所描述的基本相同的方式制备一系列样品泡沫控制组合物,然后配制为乳液并在如先前所描述的起泡测试溶液中进行测试。
比较样品3:比较样品3使用与比较样品1相同的方法制备,不同之处在于使用疏水性二氧化硅Sipernat D10(B1)和亲水性二氧化硅Sipernat 22S(L2)的混合物(90:10wt%)。
样品8:使用与比较样品3相同的程序制备样品8,不同之处在于在形成胶凝混合物并在剪切力下均化后,将混合物加热至100℃,并且添加15份具有约13,000分子量的硅酮MQ树脂和三甲基甲硅烷氧基端基团的25%混合物和75%的具有1000cP粘度的三甲基封端的聚二甲基硅氧烷以及1.5份含20%KOH溶液的水。在100℃下混合2小时后,冷却混合物。
比较样品4:比较样品4根据与比较样品1相同的方法制备,不同之处在于使用疏水性二氧化硅Aerosil R972(B2)和亲水性二氧化硅Aerosil 200(L3)的混合物(90:10wt%)。
样品9:根据与比较样品4相同的方法制备样品9,不同之处在于在形成胶凝混合物并在剪切下均化后,然后加热至100℃,并且添加15份具有约13,000分子量的硅酮MQ树脂和三甲基甲硅烷氧基端基团的25%混合物和75%的具有1000cP粘度的三甲基封端的聚二甲基硅氧烷以及1.5份含20%KOH溶液的水。在100℃下混合2小时后,冷却混合物。
样品编号 二氧化硅Wt.比率(90:10) 步骤D) 粘度(cP) 持久性(秒)
比较样品3 B1:L2 58000 400
样品8 B1:L2 22000 480
比较样品4 B2:L3 >100000 310
样品9 B2:L3 53000 410
如上文所呈现的数据所展示的,步骤D的应用导致泡沫控制组合物的粘度显著降低以及持久性(P)改进。

Claims (9)

1.一种用于制备泡沫控制组合物的方法,所述泡沫控制组合物包含交联聚有机硅氧烷材料,所述交联聚有机硅氧烷材料包括分散的二氧化硅填料,所述方法包括以下步骤:
A)通过组合以下组分制备氢化硅烷化反应混合物:
(i)二氧化硅填料;
(ii)聚有机硅氧烷,所述聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(iii)进行加成反应的至少两个反应性取代基;
(iii)聚有机硅氧烷,所述聚有机硅氧烷具有能够通过氢化硅烷化与组分(ii)进行加成反应的至少三个反应性取代基;以及
(iv)氢化硅烷化催化剂;
B)进行组分(ii)和(iii)的氢化硅烷化反应,直到所述反应混合物至少部分地胶凝以形成氢化硅烷化反应产物为止;以及
C)剪切步骤B)的所述氢化硅烷化反应产物;
其中所述方法的特征在于以下步骤:
D)将步骤C)的所述氢化硅烷化反应产物与(v)硅酮树脂和(vi)缩合催化剂组合以形成缩合反应混合物,并且在(v)所述硅酮树脂与步骤C)的所述氢化硅烷化反应产物之间进行缩合反应以形成缩合反应产物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中步骤A)的所述氢化硅烷化反应混合物进一步包含溶剂。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述泡沫控制组合物在25℃下具有等于或小于100,000cP的粘度。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述泡沫控制组合物在25℃下具有等于或小于50,000cP的粘度。
5.根据任一前述权利要求所述的方法,其中所述硅酮树脂包括MQ树脂。
6.根据任一前述权利要求所述的方法,其中所述缩合反应混合物包含5wt%至10wt%的所述硅酮树脂。
7.根据任一前述权利要求所述的方法,其中所述二氧化硅填料包括疏水性二氧化硅和亲水性二氧化硅两者。
8.根据权利要求7所述的方法,其中疏水性二氧化硅与亲水性二氧化硅的重量比为90:10至50:50。
9.根据权利要求7所述的方法,其中所述二氧化硅填料包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12134745B2 (en) * 2020-12-28 2024-11-05 Dow Toray Co., Ltd. Oil compound for silicone-based defoaming agents, method for producing same, and defoaming agent containing oil compound for silicone-based defoaming agents
KR20240154651A (ko) 2022-03-21 2024-10-25 엘켐 실리콘즈 프랑스 에스에이에스 농축 실리콘 소포제 에멀젼

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593049A (en) * 1985-10-16 1986-06-03 Dow Corning Corporation Method of producing elastomeric silicone foam
CN101454061A (zh) * 2006-05-31 2009-06-10 陶氏康宁公司 泡沫控制组合物的制备和使用方法
CN101652164A (zh) * 2006-10-10 2010-02-17 陶氏康宁公司 硅氧烷泡沫控制剂
CN102307978A (zh) * 2009-02-04 2012-01-04 陶氏康宁公司 泡沫控制组合物

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US516109A (en) * 1894-03-06 Hair-clipper
BE553159A (zh) 1955-12-05
GB1051687A (zh) 1963-05-06
NL131800C (zh) 1965-05-17
US3419359A (en) 1965-07-08 1968-12-31 Atomic Energy Commission Usa Flame ionization detector
NL136759C (zh) 1966-02-16
NL129346C (zh) 1966-06-23
US3963627A (en) 1970-02-16 1976-06-15 Imperial Chemical Industries Limited Surface treatment of particulate solids
US3666681A (en) 1970-03-16 1972-05-30 Dow Corning Antifoam preparation for aqueous systems
US3814730A (en) 1970-08-06 1974-06-04 Gen Electric Platinum complexes of unsaturated siloxanes and platinum containing organopolysiloxanes
US3715334A (en) 1970-11-27 1973-02-06 Gen Electric Platinum-vinylsiloxanes
US3697473A (en) 1971-01-04 1972-10-10 Dow Corning Composition curable through si-h and si-ch equals ch2 with improved properties
NL7207442A (zh) 1971-06-25 1972-12-28
US3784479A (en) 1972-05-15 1974-01-08 Dow Corning Foam control composition
GB1448826A (en) 1973-02-07 1976-09-08 Dow Corning Ltd Rhodium complexes containing sulphur and use as catalysts
US3984347A (en) 1974-12-19 1976-10-05 Dow Corning Corporation Foam control composition
CA1064640A (en) 1975-08-18 1979-10-16 Robert W. Sandford (Jr.) Polysiloxane release coating of a substrate
JPS5748307A (en) 1980-09-05 1982-03-19 Toray Silicone Co Ltd Composition of defoaming agent
JPS60251906A (ja) 1984-05-30 1985-12-12 Dow Corning Kk シリコ−ン消泡剤組成物の製造方法
JPS61197007A (ja) 1985-02-25 1986-09-01 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコ−ン消泡剤組成物
GB8524118D0 (en) 1985-10-01 1985-11-06 Dow Corning Ltd Silicone foam-control agent
JPS63147507A (ja) * 1986-07-18 1988-06-20 Dow Corning Kk シリコ−ン消泡剤組成物の製造方法
CA1300781C (en) 1986-11-14 1992-05-12 Shingo Sewa Method of producing a silicone defoamer composition
NO891598L (no) 1988-05-09 1989-11-10 Dow Corning Silikon-skumkontrollsammensetning.
US4983316A (en) 1988-08-04 1991-01-08 Dow Corning Corporation Dispersible silicone antifoam formulations
JPH0779930B2 (ja) 1989-12-20 1995-08-30 ダウコーニングアジア株式会社 シリコーン消泡剤組成物
GB9101606D0 (en) 1991-01-24 1991-03-06 Dow Corning Sa Detergent foam control agents
GB9103191D0 (en) 1991-02-14 1991-04-03 Dow Corning Platinum complexes and use thereof
EP0516109B1 (en) * 1991-05-27 1995-05-24 Dow Corning Toray Silicone Company, Limited Silicone defoamer composition
GB9115590D0 (en) 1991-07-18 1991-09-04 Dow Corning Sa Improved silicone antifoam
GB9315675D0 (en) 1993-07-29 1993-09-15 Dow Corning Sa Particulate foam control agents
NO308363B1 (no) 1993-12-28 2000-09-04 Dow Corning Anvendelse av en blanding som et skumregulerende middel
US6372830B1 (en) 1998-09-14 2002-04-16 General Electric Company Water-in-oil type silicone emulsion compositions
GB9823259D0 (en) 1998-10-24 1998-12-16 Dow Corning Sa Particulate foam control agents
EP1075864B1 (en) 1999-08-13 2005-01-05 Dow Corning S.A. Silicone foam control agent
US6512015B1 (en) 2000-06-30 2003-01-28 Dow Corning Corporation Silicone foam control compositions
KR100819721B1 (ko) 2001-03-21 2008-04-07 다우 코닝 아시아 리미티드 실리콘 소포제
DE10138492A1 (de) 2001-08-04 2003-02-13 Degussa Hydrophobe, nicht getemperte Fällungskieselsäure mit hohem Weißgrad
US6656975B1 (en) 2002-05-21 2003-12-02 Dow Corning Corporation Silicone dispersions
JP4057508B2 (ja) * 2003-11-04 2008-03-05 信越化学工業株式会社 消泡剤組成物
DE102004005411A1 (de) 2004-02-03 2005-08-18 Degussa Ag Hydrophobe Fällungskieselsäure für Entschäumerformulierungen
DE102005007313A1 (de) 2005-02-17 2006-08-24 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von Entschäumerformulierungen
DE102010028306A1 (de) 2010-04-28 2011-11-03 Wacker Chemie Ag Entschäumerzusammensetzungen
GB201021170D0 (en) 2010-12-10 2011-01-26 Dow Corning Granulated organopolysiloxane products
DE102011089374A1 (de) 2011-12-21 2013-06-27 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von Entschäumerzusammensetzungen
JP2014077218A (ja) 2012-10-11 2014-05-01 Dow Corning Toray Co Ltd 消泡剤及びパルプ製造方法
US9777121B2 (en) 2013-12-10 2017-10-03 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Defoaming agent composition
CN104436766B (zh) 2014-12-19 2016-05-11 江苏四新科技应用研究所股份有限公司 一种有机硅组合物
CN105498304B (zh) 2015-12-15 2017-10-03 江苏四新科技应用研究所股份有限公司 一种消泡组合物及其制备方法
WO2017136369A1 (en) 2016-02-02 2017-08-10 The Procter & Gamble Company Antifoam molecules and compositions
DE102016203344A1 (de) * 2016-03-01 2017-09-07 Wacker Chemie Ag Entschäumerzusammensetzungen für Waschmittel
GB201613396D0 (en) * 2016-08-03 2016-09-14 Dow Corning Foam control compositions comprising silicone materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593049A (en) * 1985-10-16 1986-06-03 Dow Corning Corporation Method of producing elastomeric silicone foam
CN101454061A (zh) * 2006-05-31 2009-06-10 陶氏康宁公司 泡沫控制组合物的制备和使用方法
CN101652164A (zh) * 2006-10-10 2010-02-17 陶氏康宁公司 硅氧烷泡沫控制剂
CN102307978A (zh) * 2009-02-04 2012-01-04 陶氏康宁公司 泡沫控制组合物

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