專利名稱：：一種分散高粘度有機(jī)硅組合物于水中的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種乳化高粘度有機(jī)硅組合物的方法，更準(zhǔn)確地說本發(fā)^涉及到一種提高高粘度有枳碰組合物乳狀分狀液穩(wěn)定性的方法，它涉及精細(xì)化學(xué)品添加劑的制備，因此隸屬于精細(xì)化工制劑
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：有才幾硅分散液，即乳液，有著^艮寬的應(yīng)用范圍，可以用于紡織后整理劑、織物柔軟劑、抗汗劑、消泡劑、M^莫劑等等。高粘度聚硅氧烷是洗發(fā)香波中的重要組分。白炭黑和高粘度聚硅氧烷的組合物在密封、潤滑、絕緣、防銹上有著重要的應(yīng)用，在泡沫控制上，它也有著優(yōu)良的抑制泡沫產(chǎn)生的性能。有積在乳液的類型主要有兩種，油包水型(W/0)和水包油型(0/W)。作為紡織品、化妝品等領(lǐng)域中用的有枳在乳液基本是0/W型的。0/W型有機(jī)硅乳液的制備不外乎以下兩種方法制備，第一種是通過聚合的方法形成的，將有機(jī)硅單體在催化劑和引發(fā)劑以及表面活性劑等作用下聚合而成，如羥基硅油乳液；第二種是通過^L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(wěn)定劑等等，通過加熱攪拌、機(jī)械剪切、膠體磨、均質(zhì)機(jī)等方式分散制得。要將高粘度的有機(jī)珪組合物乳化^:在水中是比較困難的，這在專利CN1807512中也有說明。有機(jī)硅乳液的功能與乳液自身的許多性質(zhì)有關(guān)，例如乳液的耐溫穩(wěn)定性、抗剪切性能、稀釋穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性，專利US6001887也針對乳液的穩(wěn)定性介紹了一些測試方法。就消泡劑而言，如果將穩(wěn)定性不好的有積在消泡劑乳液用在棉、化纖等染色上消除有害泡沫的話，就會在布匹上形成"硅斑"，嚴(yán)重影響到染色的效率和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，有機(jī)硅乳液的穩(wěn)定性是非常重要的。美國專利US4853474通過交聯(lián)的硅聚醚來提高乳液的耐低溫性能，但是這種方法難以控制硅聚醚自身的交聯(lián)程度，因此，乳液的穩(wěn)定性很難保證一致性；US5451692介紹的烷基珪聚醚在油包水型乳液制備中的應(yīng)用，通過烷基的引入，提高了與油相組分之間的相容性。EP-A-163541在研究消泡劑時介紹高粘度的聚硅氧烷的乳液制備比較困難，需要很高的成本，而JL-效果不佳。本專利發(fā)明人經(jīng)過大量的實(shí)驗摸索，發(fā)現(xiàn)在分散高粘度有機(jī)硅組合物時向這種組合物中加入低分子量聚硅氧烷對制備穩(wěn)定的乳液有很大的幫助。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種乳化高粘度有機(jī)硅組合物的方法，解決高粘度的有機(jī)硅組合物在水中乳化M比較困難的問題。技術(shù)方案一種分散高粘度有機(jī)硅組合物于水中的方法，其特征在于向高粘度有機(jī)硅組合物中加入了低分子量聚硅氧烷和乳化劑組分，該方法很好的解決了高粘度有機(jī)硅組合物乳化困難的問題，本方法所述的高粘度有機(jī)硅的粘度為100,000m~1,000,000Pa's。前述的低分子量聚硅氧烷，其分子結(jié)構(gòu)如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中w、"和s為聚合度，ot為1~1,000的整數(shù)，"為1~500的整數(shù)，s為l-l，OOO的整數(shù)。m、w和s的取值保證低分子量聚硅氧烷的粘度為50~3,000mPa's,優(yōu)選1001,000mPa's。R和&為取代基。R為碳原子數(shù)為1~20的烷基，為直鏈或支鏈的，包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、戊基、異戊基、叔戊基、辛基、異辛基、仲辛基、十二碳烷基、十四碳烷基、十六碳烷基或十/v^烷基。出于成本和原材料易得的考慮，優(yōu)選R為甲基。Ri為烷基、含氨烴基、羥基或卣原子中的一種，烷基為碳原子數(shù)為1~18的烷基，它和R—樣，也可以不一樣；卣原子包括氟、氯、溴、碘原子，優(yōu)選氯原子。含氨烴基包括-NH2、-NHCH2CH2NH2、-NHC2H4NHC2H4NH2及-OC6H4NH2。Ri優(yōu)選含氨烴基或甲基或羥基。-按通常質(zhì)量份數(shù)計，所述的高粘度有機(jī)硅組合物為100份，則低分子量聚硅氧烷的份數(shù)選擇為5~50份，優(yōu)選1030份。前述的乳化劑屬于表面活性劑，包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑。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、月桂醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚、十八醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇單月桂酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯、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、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇單椋櫚酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇單硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、聚氧烷烯改性聚硅氧烷形成的硅聚醚以及諸如此類。陰離子表面活性劑的例子為壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽、辛基酚聚氧乙錄醚硫酸鹽、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節(jié)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表面活性劑。兩性表面活性劑的例子為烷基三甲銨己內(nèi)脂類型、磷酸酯類型的兩性表面活性劑。優(yōu)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(yōu)選多種混合物。按通常質(zhì)量份數(shù)計，所述的高粘度有機(jī)硅組合物為100份，則乳化劑的總量選擇為40~150份，優(yōu)選60110份。根據(jù)對乳液粘度的要求，可加入增稠劑，增稠劑包括聚丙烯酰胺、卡波姆、漢生膠、聚丙烯酸酯、纖維素醚類，增稠劑的加量根據(jù)乳液的粘度調(diào)整。長期儲存時需要加入殺菌劑和防腐劑，如次氯酸鈉、山梨酸鉀、均三。桊、凱松等。制備乳液的方法有"劑在油中法"、"劑在水中法"和"初生皂法"等等，本發(fā)明人選用"劑在油中法"制備高粘度有機(jī)硅組合物的水分散乳液，具體方法如下將高粘度有機(jī)硅組合物和低分子量聚硅氧烷在強(qiáng)烈攪拌下充分混合5~60min,使得高粘度有機(jī)硅組合物與低分子量聚硅氧烷充分混合浸潤，優(yōu)選攪拌時間20~40min,然后再加入乳化劑，再攪拌560min,優(yōu)選1545min;完成后將上述體系的溫度升高至5585°C,然后，保持體系溫度，緩慢地加水，提高攪拌速度使其由W/0型乳液變?yōu)?/W型乳液轉(zhuǎn)相，繼續(xù)加水至所需要的質(zhì)量濃度，一般為20-60%,優(yōu)選30-50%;乳液通過膠體磨進(jìn)一步乳化；最后用水禪釋到所需要的乳液濃度。本發(fā)明方法制備的高粘度有機(jī)珪組合物乳液的性能主要從以下幾個方面進(jìn)行評估(1)水稀釋液的穩(wěn)定性按照1份的有4/U^乳液加入到99份的水中，分散均勻后，觀察水稀釋液的液面狀況。(2)水稀釋液的高溫穩(wěn)定性按照1份的有機(jī)硅乳液加入到99份的水中，升溫后觀察水稀釋液的液面狀況。(3)乳液的抗剪切性能常溫下，將乳液原液放置在水平振蕩器上以6cm的振幅，100次/min的頻率振蕩30mm,按照(1)的方法，比較水稀釋液的液面狀況。(4)乳液消抑泡性能配制0.5%十二烷基苯磺酸鈉的水溶液做起泡液，用100mL搖瓶加入配制好的50mL起泡液加入3%。乳液，將體系升溫至6(TC,搖瓶10次測試消泡性能，繼續(xù)搖瓶200次測試抑泡性能。具體實(shí)施舉例實(shí)施例h低分子量聚硅氧烷(LPS)的具體結(jié)構(gòu)如下LPS-1:R為CH3，Rl為CH3,s=10，m=50，n=10,該聚硅氧烷的粘度為70mPa-s;LPS-2:R為CH3，Rl為OH,s=250,m=300,n=2,該聚硅氧烷的粘度為800mPa-s;LPS-3:R為CH3，Rl為OH,s=10,m=30,n=2,該聚硅氧烷的粘度為50mPa-s;LPS-4:R為CH"Rl為NH2,s=15,m=100,n=50,該聚硅氧烷的粘度為350mPa-s。實(shí)施例2:高粘度有機(jī)硅組合物制備參考US4639489中例1的制備方法制備高粘度有機(jī)硅組合物將378g粘度為lOO,OOOmPa's的聚二曱基硅氧烷和180g粘度為lO,OOOmPa's的兩端羥基的聚硅氧烷以及18g正硅酸乙酯投入到反應(yīng)釜瓶中，加熱到130~140°C,然后向其中加入3g催化劑(催化劑的制備90g粘度為1,000mPa.s的聚二甲基硅氧烷和10gKOH在120。C反應(yīng)15min)，攪拌，繼續(xù)加熱。然后，向其中加入30g比表面積為200m2/g的白炭黑用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)化。反應(yīng)組合物加熱到180°C,并維持4h，冷卻到室溫得到祐稠液體為高粘度有機(jī)硅組合物，粘度為400,000mPa's。實(shí)施例3:取50份例2中的高粘度有4;u^組合物和5份LPS-1在高速^t機(jī)中M20min,均勻后向其中加入15份辛基酚聚氧乙烯(10)醚、10份N-90(聚氧丙烯醚改性聚硅氧烷，南京四新科技應(yīng)用研究所有限公司自產(chǎn))壬基酚聚氧乙烯(3)醚、12份失水山梨醇單硬脂酸酯和8份聚氧乙烯(20)失水山梨醇單硬脂酸酯，升溫至60。C,以50Hz的頻率攪拌30min，使得有機(jī)珪組合物和乳化劑充分混合均勻。然后向其中緩慢加入50份水，在轉(zhuǎn)相時提高轉(zhuǎn)速為65Hz，使得W/0型乳液充分轉(zhuǎn)變成0/W型乳液，然后繼續(xù)加50份水，此時粗乳液濃度為50%,通過均質(zhì)才幾，進(jìn)一步乳化，直到乳液的粒徑達(dá)到10~30^im。然后快速降溫至常溫，并用800份丙烯酸增稠水溶液稀釋成濃度為10%的乳液，加入0.2%次氯酸鈉防腐劑。性能評估如表1所示實(shí)施例4:取50份的例2中的高粘度有機(jī)硅組合物和8份LPS-2在高速^:機(jī)中分散30min，然后向其中加入IO份失水山梨醇單油酸酯、12份聚氧乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯、10份N-90和10份N-28(聚氧乙烯醚改性聚硅氧烷，南京四新科技應(yīng)用研究所有限公司自產(chǎn))，以50Hz的頻率攪拌35min，使得有機(jī)硅組合物和乳化劑充分混合均勻。然后將上述混合物溫度升高到75°C,向其中緩慢加入40份水，在轉(zhuǎn)相時提高轉(zhuǎn)速為65Hz,使得W/0型乳液轉(zhuǎn)變成0/W型乳液，然后繼續(xù)加60份水，此時粗乳液濃度為50%,通過均質(zhì)機(jī)，進(jìn)一步乳化，直到乳液的粒徑達(dá)到10~30nm。然后快速降溫至常溫，并用800份丙烯酸增稠水稀釋成濃度為10%的乳液，加入0.2%次氯酸鈉防腐劑。性能評估如表l所示。實(shí)施例5:取50份的例2中的高粘度有機(jī)硅組合物，然后向其中加入10份LPS-3在高速分散機(jī)中分散25min，15份辛基酚聚氧乙烯(10)醚、IO份辛基酚聚氧乙烯(3)醚、12份N-23(聚氧乙烯聚氧丙烯醚改性聚硅氧烷，南京四新科技應(yīng)用研究所有限公司自產(chǎn))和8份N-28,以45Hz的頻率攪拌35min,使得上述有沖;ui混合物和乳化劑充分混合均勻。然后升高體系溫度到70。C，向其中緩慢加入50份水，在轉(zhuǎn)相時提高轉(zhuǎn)速為60Hz,使得W/0型乳液轉(zhuǎn)變成0/W型乳液，然后繼續(xù)加50份水，此時粗乳液濃度為50%,通過均質(zhì)機(jī)進(jìn)一步乳化，直到乳液的粒徑達(dá)到10~30^m。然后快速降溫至常溫，并用800份丙烯酸增稠水稀釋成濃度為10%的乳液，加入0.2%次氯酸鈉防腐劑。性能評估如表l所示。實(shí)施例6:取50份例2中的高粘度有機(jī)珪組合物，然后向其中加入15份LPS-4在高速分散機(jī)中分散20min充分混合，然后向上述體系中加入5份辛基酚聚氧乙烯(10)醚、3份辛基酚聚氧乙烯(3)醚、12份N-23、6份N-90和9份N-28,并以50Hz的頻率攪拌35min，使得體系混合均勻。然后升高體系的溫度至65°C,并緩慢地向其中加入60份水，在轉(zhuǎn)相時提高轉(zhuǎn)速為65Hz,使得W/0型乳液轉(zhuǎn)變成O/W型乳液，然后繼續(xù)加40份水，此時粗乳液濃度為50%,通過均質(zhì)機(jī)，進(jìn)一步乳化，直到乳液的粒徑達(dá)到10~3(Vm。然后快速降溫至常溫，并用800份丙烯酸增稠水稀釋成濃度為10%的乳液，加入0.2%次氯酸鈉防腐劑。性能評估如表1所示。對比例l-取50份例2中的高粘度有機(jī)硅組合物，然后向其中加入15份的乳化劑辛基酚聚氧乙烯(10)醚、15份N-90(聚氧丙烯醚改性聚硅氧烷，南京四新科技應(yīng)用研究所有限公司自產(chǎn))壬基朌聚氧乙烯(3)醚、12份失水山梨醇單硬脂酸酯和8份聚氧乙烯(20)失水山梨醇單硬脂酸酯，升溫至60。C,以50Hz的頻率攪拌30min,使得有機(jī)硅組合物和乳化劑充分混合均勻。然后向其中變ft加入50份水，在轉(zhuǎn)相時提高轉(zhuǎn)速為65Hz,使得W/0型乳液轉(zhuǎn)變成0/W型乳液，然后繼續(xù)加50份水，此時粗乳液濃度為50%，通過均質(zhì)機(jī)，進(jìn)一步乳化，直到乳液的粒徑達(dá)到10~30^im。然后快速降溫至常溫，并用800份丙烯酸增稠水稀釋成濃度為10%的乳液，加入0.2%次氯酸鈉防腐劑。性能評估如表l所示。對比例2:取50份例2中的高粘度有機(jī)硅組合物，然后向其中加入10份辛基酚聚氧乙烯(10)醚、8份辛基酚聚氧乙烯(3)醚、12份N-23、11份N-90和9份N-28，并以50Hz的頻率攪拌35min,使得體系混合均勻。然后升高體系的溫度至65°C,并緩慢地向其中加入60份水，在轉(zhuǎn)相時提高轉(zhuǎn)速為65Hz,使得W/0型乳液轉(zhuǎn)變成0/W型乳液，然后繼續(xù)加40份水，此時粗乳液的濃度為50%,通過均質(zhì)機(jī)，進(jìn)一步乳化，直到乳液的粒徑達(dá)到10-30jim。然后快速降溫至常溫，并用800份丙烯酸增稠水稀釋成濃度為10%的乳液，加入0.2%次氯酸鈉做防腐劑。性能評估如表l所示。通過低分子量聚硅氧烷的加入能明顯改善高粘度有機(jī)硅組合物分散液的穩(wěn)定性和抗剪切性能。相比較而言，還是氮基硅油的加入對乳液穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)大些。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種分散高粘度有機(jī)硅組合物于水中的方法，其特征在于向高粘度有機(jī)硅組合物中添加了低分子量聚硅氧烷和乳化劑組分(1)低分子量聚硅氧烷，其分子結(jié)構(gòu)為其中m、n和s為聚合度，m為1～1000的整數(shù)，n為1～500的整數(shù)，s為1～1000的整數(shù)；R為碳原子數(shù)為1～20的烷基；R1為碳原子數(shù)為1～18烷基或氨烴基或羥基或鹵原子，其中所述的氨烴基為-NH2、-NHCH2CH2NH2、-NHC2H4NHC2H4NH2或-OC6H4NH2；高粘度有機(jī)硅組合物按100份計，低分子量聚硅氧烷用量為5～50份；(2)乳化劑，包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑，高粘度有機(jī)硅組合物按100份計，乳化劑用量為40～150份；所述的一種分散高粘度有機(jī)硅組合物于水中的方法，實(shí)現(xiàn)的特征步驟為A、將高粘度有機(jī)硅組合物和低分子量聚硅氧烷在強(qiáng)烈攪拌下充分混合20～40min，使得高粘度有機(jī)硅組合物與低分子量聚硅氧烷充分混合浸潤；B、加入乳化劑，攪拌15～45min；C、將體系的溫度升高至55～85℃，然后保持體系溫度，緩慢地加水，提高攪拌速度使其由W/O型乳液變?yōu)镺/W型乳液轉(zhuǎn)相，初步達(dá)到質(zhì)量濃度為20～60％；D、乳液通過膠體磨后，進(jìn)一步乳化；E、最后用水稀釋為所需濃度。2、權(quán)利要求1所述的一種分散高粘度有機(jī)硅組合物于水中的方法，其特征在于其中所述的低分子量聚硅氧烷的粘度為50~3,000mPa-s。3、權(quán)利要求1所述的一種分散高粘度有機(jī)硅組合物于水中的方法，其特征在于其中所迷的乳化劑為非離子表面活性劑。全文摘要一種分散高粘度有機(jī)硅組合物于水中的方法解決了高粘度有機(jī)硅組合物在水中乳化分散比較困難的問題，其特征在于向高粘度有機(jī)硅組合物中添加了低分子量聚硅氧烷和乳化劑組分，其中所述的低分子量聚硅氧烷粘度為5～3,000MPa·s，乳化劑為非離子表面活性劑。以所述的高粘度有機(jī)硅組合物按100份計，低分子量聚硅氧烷用量為5～50份，乳化劑用量為40～150份。該方法采用“劑在油中法”制備乳液，實(shí)現(xiàn)步驟為A.將高粘度有機(jī)硅組合物和低分子量聚硅氧烷在強(qiáng)烈攪拌下充分混合拌20～40min；B.加入乳化劑，攪拌15～45min；C.將體系的溫度升高至55～85℃，然后保持體系溫度，緩慢地加水，提高攪拌速度使其由W/O型乳液變?yōu)镺/W型乳液，初步達(dá)到質(zhì)量濃度為20～60％；D.乳液通過膠體磨后，進(jìn)一步乳化；E.最后用水稀釋為所需濃度。文檔編號C08L83/08GK101348571SQ20081012477公開日2009年1月21日申請日期2008年9月2日優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日發(fā)明者飛吳,曹治平,勇許,翔鐘申請人:滁州四新科技有限責(zé)任公司