有機(jī)硅泡沫控制組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅泡沫控制組合物，其包含細(xì)分的填料、在每個(gè)分子中含有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物、在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物和任選的惰性流體，其中至少(B)與(C)發(fā)生反應(yīng)使得所述有機(jī)硅泡沫控制組合物在25℃下具有1,000mPa-S至1,000,000mPa-S的粘度。本發(fā)明還涉及一種水包油有機(jī)硅乳液組合物、一種制備有機(jī)硅泡沫控制組合物的方法和一種使用所述組合物的方法。
【專利說明】有機(jī)硅泡沬控制組合物及其制備方法
[0001]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)要求2011年9月19日提交的序列號(hào)為61/536178的美國臨時(shí)專利申請的權(quán)益。特此將序列號(hào)為61/536178的美國臨時(shí)專利申請以引用的方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文公開的是有機(jī)硅(silicone)泡沫控制組合物和制備泡沫控制組合物的方法，尤其是具有在水性介質(zhì)(如造紙和制漿工藝、紡織品染色工藝、油墨、涂料、油漆、清潔劑、廢水處理、天然氣洗滌和金屬加工工藝)中的用途的組合物。
【背景技術(shù)】
[0004]用于制漿工藝的泡沫控制組合物是已知的且已使用一段時(shí)間，而且已在多個(gè)公開中有所描述。這種制漿泡沫控制組合物的一種極為重要的類型是基于有機(jī)硅材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]泡沫在太多的制造工藝中都產(chǎn)生了廣泛的問題，而且可嚴(yán)重地限制設(shè)備的有效利用。另外，在某些情況下，新的高速工藝的發(fā)展加劇了這些問題。不成比例地產(chǎn)生泡沫可通常影響在峰值需求時(shí)對最大生產(chǎn)力的需要。通過使用本發(fā)明的組合物可減少水性介質(zhì)(如造紙和制漿工藝、紡織品染色工藝、油墨、涂料、油漆、清潔劑、廢水處理、天然氣洗滌和金屬加工工藝)中的起泡。
[0006]本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅泡沫控制組合物，其包含:
[0007]⑷細(xì)分的填料，和
[0008](B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物，該有機(jī)硅化合物能與(C)反應(yīng)，
[0009](C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物，其中(B): (C)的摩爾比為100:1至1:100，和任選的
[0010](D)惰性流體，
[0011]其中至少⑶與(C)反應(yīng)，使得有機(jī)硅泡沫控制組合物在25°C下具有1，OOOmPa-S至 1，000, OOOmPa-S 的粘度。
[0012]本發(fā)明還涉及一種有機(jī)硅泡沫控制組合物，其包含:
[0013]⑷細(xì)分的填料，和
[0014](B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物，
`[0015](C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物，其中(B)中的硅烷醇基與(C)中的氨氧基的摩爾比為100:1至1:100，和任選的
[0016](D)惰性流體，
[0017]其中至少⑶與(C)反應(yīng)，使得有機(jī)硅泡沫控制組合物在25°C下具有1，OOOmPa-S至 1，000, OOOmPa-S 的粘度。
[0018]本文還公開的是一種水包油有機(jī)硅乳液，其包含:
[0019]水和分散于其中的如上文公開的包含組分(A)、(B)、(C)和任選的(D)的有機(jī)硅泡沫控制組合物。
[0020]本文還公開的是一種控制水性介質(zhì)中的泡沫的方法，其包括將足量的如上文所述的包含組分(A)、(B)、(C)和任選的(D)的硅泡沫控制組合物添加至該水性介質(zhì)。
[0021]本文還公開一種制備泡沫控制組合物的方法，其包括以下步驟:將(A)與(B)、(C)和任選的(D)混合:(A)細(xì)分的填料；(B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物，該有機(jī)硅化合物能與(C)反應(yīng)；(C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物；(D)惰性流體，其中進(jìn)行該反應(yīng)直到反應(yīng)混合物導(dǎo)致粘度顯著增加至少5倍但仍可流動(dòng)，或乳化該反應(yīng)產(chǎn)物并在乳液中發(fā)生反應(yīng)，其中(B): (C)的摩爾比為100:1至1:100。 [0022]本文還公開一種制造泡沫控制組合物的方法，其包括以下步驟:將(A)與(B)、(C)和任選的(D)混合:(A)細(xì)分的填料；(B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物；(C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物，其中(B)中的硅烷醇基與(C)中的氨氧基的摩爾比為100:1至1:100 ; (D)惰性流體，以及讓至少(B)與(C)反應(yīng)，使得該有機(jī)硅泡沫控制組合物在25°C下具有1，OOOmPa-S至1，000, OOOmPa-S的粘度。
[0023]在以上實(shí)施例中，在組分⑷和任選的組分⑶的存在下，組分⑶與組分(C)的反應(yīng)產(chǎn)物的粘度下限為l，000mPa-S，以及或者5，000mPa-S。在組分(A)和任選的組分(D)的存在下，組分(B)與組分(C)的反應(yīng)產(chǎn)物在25°C下的粘度上限為l，000，000mPa-S、或500，OOOmPa-S 以及或者 100，OOOmPa-S。
【具體實(shí)施方式】
[0024]除非另外指示，否則所有的量、比率和百分比都是以重量計(jì)。以下是本申請中所用的定義列表。
[0025]定義
[0026]術(shù)語“一個(gè)”和“一種”各意指一個(gè)(一種)或多個(gè)(多種)。
[0027]縮寫“M”意指式R3Si01/2硅氧烷單元，其中每個(gè)R獨(dú)立地表示單價(jià)原子或基團(tuán)。
[0028]縮寫“D”意指式R2Si02/2硅氧烷單元，其中每個(gè)R獨(dú)立地表示單價(jià)原子或基團(tuán)。
[0029]縮寫“T”意指式RSi03/2硅氧烷單元，其中R表示單價(jià)原子或基團(tuán)。
[0030]縮寫“Q”意指式Si04/2硅氧烷單元。
[0031]縮寫“Me”表示甲基。
[0032]術(shù)語“分散體”意指與另一物質(zhì)相不混溶且分散于另一物質(zhì)相中的一種物質(zhì)相。
[0033]術(shù)語“乳液”意指分散于另一相中且還含有乳化劑的一種物質(zhì)相。
[0034]一般來說，有機(jī)硅泡沫控制組合物一般包括細(xì)分的填料、在每個(gè)分子中含有硅鍵合羥基(硅烷醇基)的有機(jī)硅化合物和含有氨氧基的有機(jī)硅化合物。該有機(jī)硅泡沫控制組合物任選含有聚二有機(jī)硅氧烷流體。
[0035](A)細(xì)分的填料
[0036]細(xì)分的填料㈧是細(xì)分的微粒材料。其可以是適于配制泡沫控制組合物的任何已知的無機(jī)填料。這些填料在許多專利申請中有所描述且可商購獲得。它們包括氣相Ti02、Al2O3、鋁硅酸鹽、氧化鋅、氧化鎂、脂族羧酸的鹽、聚乙烯蠟、異氰酸酯與某些材料(如環(huán)己胺)的反應(yīng)產(chǎn)物、烷基酰胺(如亞乙基或亞甲基雙硬脂酰胺)和通過BET測量具有至少50m2/g的表面積的Si02。備選的填料是可以根據(jù)任何標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)制備的二氧化硅填料，這些標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)是例如鹵化硅的熱分解、硅酸金屬鹽(如硅酸鈉)的分解和沉淀以及凝膠形成方法。或者，二氧化硅是沉淀的二氧化硅或凝膠形成二氧化硅，或者是沉淀的二氧化硅。這些填料的平均粒度可以在0.1至50 μ m的范圍內(nèi)、或0.1至μm20的范圍內(nèi)、以及或者在0.5至2.0ym的范圍內(nèi)。
[0037]細(xì)分的填料粒子的表面可以是親水性或疏水性的以便使泡沫控制組合物在水性體系中充分有效?；蛘?，填料粒子是疏水性粒子。當(dāng)填料粒子并非天然具有疏水性時(shí)，可以使它們具備疏水性。這可以通過用處理劑處理填料粒子來實(shí)現(xiàn)，這些處理劑是例如脂肪酸、反應(yīng)性硅烷或硅氧烷，如硬脂酸、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、羥基封端和甲基封端的聚二甲基硅氧烷以及硅氧烷樹脂。已經(jīng)用這些化合物處理過的填料可從許多公司商購獲得，例如來自德固賽(Degussa)的Sipemat.Dio?；蛘?，填料粒子是親水性粒子。
[0038](B)含有羥基的有機(jī)硅化合物
[0039]有機(jī)硅化合物(B)是在每個(gè)分子中含有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的聚有機(jī)硅氧烷。該至少兩個(gè)羥基可以都是內(nèi)部的或是末端的，或一個(gè)羥基是末端的而另一個(gè)羥基是內(nèi)部的?；蛘?，有機(jī)硅化合物(B)是在每個(gè)分子中平均含有至少兩個(gè)羥基或者在每個(gè)分子中平均含有至少三個(gè)羥基的聚有機(jī)硅氧烷?；蛘?，組分(B)選自通式(Ia)或(Ib)或其混合物
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)硅泡沫控制組合物，其包含: (A)細(xì)分的填料，和 (B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物， (C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物，其中(B)中的硅烷醇基與(C)中的氨氧基的摩爾比為100:1至1:100，和任選的 (D)惰性流體， 其中至少(B)與(C)反應(yīng)，以使所述有機(jī)硅泡沫控制組合物在25°C下具有1，OOOmPa-S至 1，000, OOOmPa-S 的粘度。
2.一種有機(jī)硅泡沫控制組合物，其包含: (A)細(xì)分的填料，和 (B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物，所述有機(jī)硅化合物能與(C)反應(yīng)， (C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物，其中(B):(C)的摩爾比為100:1至1:100，和任選的 (D)惰性流體， 其中所述有機(jī)硅泡沫控制組合物在25°C下具有1，OOOmPa-S至1，000, OOOmPa-S的粘度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅泡沫控制組合物，其中所述細(xì)分的填料(A)是具有0.1至50 μ m的平均粒度的親水性二氧化硅或疏水性二氧化硅。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅泡沫控制組合物，其中所述有機(jī)硅化合物(B)選自通式(Ia)或(Ib)或其混合物:

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅泡沫控制組合物，其中所述含有氨氧基的有機(jī)硅化合物(C)選自通式(III)或(IV)或其混合物
RVmSi (0NR72)m (III)
R9R82SiO (R92SiO) n (R82SiO) / SiR82R9 (IV) 其中R6選自具有I至18個(gè)碳原子的烷基、具有2至18個(gè)碳原子的烯基、具有2至18個(gè)碳原子的炔基、具有6至10個(gè)碳原子的芳基和-ONR72，其中R7獨(dú)立地是具有I至4個(gè)碳原子的烷基且m是I至4 ;每個(gè)R8獨(dú)立地選自具有I至18個(gè)碳原子的烷基、具有2至18個(gè)碳原子的烯基、具有2至18個(gè)碳原子的炔基和具有6至10個(gè)碳原子的芳基，每個(gè)R9獨(dú)立地選自具有I至18個(gè)碳原子的烷基、具有2至18個(gè)碳原子的烯基、具有2至18個(gè)碳原子的炔基、具有6至10個(gè)碳原子的芳基和式-ONRltl2氨氧基，前提條件是至少兩個(gè)R9基團(tuán)是氨氧基，并且Rki獨(dú)立地是具有I至4個(gè)碳原子的烷基，η≥1，并且m’≥O。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅泡沫控制組合物，其中所述惰性流體(D)是惰性有機(jī)聚硅氧烷流體 或有機(jī)流體中的至少一種，所述惰性有機(jī)聚硅氧烷流體是三烷基甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷且在25°C下的粘度為0.65至lOOOOmPas，其中所述烷基獨(dú)立地具有I至18個(gè)碳原子。
7.—種水包油有機(jī)硅乳液組合物，其包含水和分散于其中的根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅泡沫控制組合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水包油有機(jī)硅乳液組合物，其中所述乳液粒子的平均粒度不大于50 μ m。
9.一種制備泡沫控制組合物的方法，其包括以下步驟:將(A)與(B)、(C)和任選的(D)混合:(A)細(xì)分的填料；(B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物；(C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物，其中(B)中的硅烷醇基與(C)中的氨氧基的摩爾比為100:1至1:100 ;⑶惰性流體，以及讓至少⑶與(C)反應(yīng)，使得所述有機(jī)硅泡沫控制組合物在25°C下具有1，OOOmPa-S至1，000, OOOmPa-S的粘度。
10.一種制備有機(jī)硅泡沫控制組合物的方法，其包括以下步驟:將(A)與(B)、(C)和任選的(D)混合:(A)細(xì)分的填料；(B)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物，所述有機(jī)硅化合物能與(C)反應(yīng)；(C)在每個(gè)分子中具有至少兩個(gè)硅鍵合氨氧基的有機(jī)硅化合物，其中(B): (C)的摩爾比為100:1至1:100 ; (D)惰性流體，其中所述有機(jī)硅泡沫控制組合物在25°C下具有1，OOOmPa-S至1，000, OOOmPa-S的粘度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制備有機(jī)硅泡沫控制組合物的方法，其中所述細(xì)分的填料(A)是具有0.1至50 μ m的平均粒度的親水性二氧化硅或疏水性二氧化硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的制備有機(jī)硅泡沫控制組合物的方法，其中所述有機(jī)硅化合物(B)選自通式(Ia)或(Ib)或其混合物
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的制備有機(jī)硅泡沫控制組合物的方法，其中所述含有氨氧基的有機(jī)硅化合物(C)選自通式(III)或(IV)或其混合物
RVmSi(ONR72)m (III)
R9R82SiO (R92SiO) n (R82SiO) / SiR82R9 (IV) 其中R6選自具有I至18個(gè)碳原子的烷基、具有2至18個(gè)碳原子的烯基、具有2至18個(gè)碳原子的炔基、具有6至10個(gè)碳原子的芳基和-ONR72，其中R7獨(dú)立地是具有I至4個(gè)碳原子的烷基且m是I至4 ;每個(gè)R8獨(dú)立地選自具有I至18個(gè)碳原子的烷基、具有2至18個(gè)碳原子的烯基、具有2至18個(gè)碳原子的炔基和具有6至10個(gè)碳原子的芳基，每個(gè)R9獨(dú)立地選自具有I至18個(gè)碳原子的烷基、具有2至18個(gè)碳原子的烯基、具有2至18個(gè)碳原子的炔基、具有6至10個(gè)碳原子的芳基、式-ONRltl2氨氧基，前提條件是至少兩個(gè)R9基團(tuán)是氨氧基，并且Rki獨(dú)立地是具有I至4個(gè)碳原子的烷基，η≥1，并且m’≥O。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的制備有機(jī)硅泡沫控制組合物的方法，其中所述惰性流體(D)是惰性有機(jī)聚硅氧烷流體或有機(jī)流體中的至少一種，所述惰性有機(jī)聚硅氧烷流體是三烷基甲硅烷基1至18個(gè)碳原子。
15.—種控制水性介質(zhì)中的泡沫的方法，其包括將足量的如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅泡沫控制組合物或如權(quán)利要求7或8所述的水包油有機(jī)硅乳液組合物添加至所述 水性介質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C08L83/08GK103814072SQ201280045210
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月19日
【發(fā)明者】曾建仁, S·克魯茲, 枳梖正圭 申請人:道康寧公司, 道康寧東麗株式會(huì)社