КОМПОЗИЦІЯ АНТИПІНОПІНИ - DOW CORNING CORP, США

Це розділ програми Сер. № 144263, поданий 17 травня 1971 р., Тепер патент США No 3 763 021.

Те, про що заявляється, є

1. Піногасник, який складається по суті з

2. 1-20 мас.% Силікон-гліколевого сополімеру, що має загальну формулу

3. від 65 до 98 відсотків по масі поліпропіленгліколю, що має середню молекулярну масу в діапазоні від 1000 до 2000, і

4. 1-15 мас.% Гідрофобного діоксиду кремнію.

5. Композиція проти піноутворення згідно з п. 1, що складається, по суті, з 6 до 10 відсотків (1), від 75 до 90 відсотків (2) та від 6 до 10 відсотків (3), при цьому гідрофобний кремнезем (3) був оброблений на місці.

6. Композиція проти піноутворення за п. 2, де в (1) D містить від 1 до 18 атомів вуглецю, а R складається лише з радикалів етилену та пропілену, і (2) має середню молекулярну масу в діапазоні від 1000 до 1500.

7. Композиція проти піноутворення за п. 3, де (1) має загальну формулу ## SPC5 ##

Даний винахід відноситься до піногасника або піногасника. Більш конкретно, даний винахід відноситься до такої композиції, яка складається по суті з (1) від 1 до 20 відсотків по масі силікон-гліколевого сополімеру, що має загальну формулу

де x має середнє значення від 6 до 420, y має середнє значення від 3 до 30, а G є радикалом структури --D (OR) z A, де D є алкиленовим радикалом, R складається з етиленових радикалів і радикали, вибрані з групи, що складається з радикалів пропілену та бутилену, при цьому кількість етиленових радикалів щодо інших алкиленових радикалів є такою, що відношення атомів вуглецю до атомів кисню в загальних блоках АБ становить від 2,3: 1 до 2,8: 1, z має середнє значення від 25 до 100, а A є обмежувальною групою, (2) від 65 до 98 відсотків за вагою поліпропіленгліколю, що має середню молекулярну масу в діапазоні від 1000 до 2000, і (3) від 1 до 15 відсотків від маси гідрофобного діоксиду кремнію.

Депресія та/або придушення піни у багатьох системах є проблемою. Кожна система унікальна і вимагає власного антипінщика або піногасника. І хоча певна композиція може добре функціонувати як піногасник, вона одночасно може створити нову проблему. Вищесказане стосується латексних систем.

Завданням цього винаходу є створення нової піногасника або піногасника, яка особливо корисна в латексах.

Наприклад, під час одержання стирол-бутадієнових латексів в емульсії перетворення мономерів в полімер припиняється приблизно на 70-75%, оскільки вищі конверсії дають полімери з гіршими властивостями. Непрореаговавший бутадієн, як правило, видаляється спалахом при атмосферному, а потім зниженому тиску. Нарешті, непрореагував стирол видаляється паровим знезаражуванням (перегонкою), де піноутворення є проблемою. Акрилонітрил-бутадієнові латекси виготовляються аналогічним способом. Інші синтетичні латекси також мають подібні проблеми піноутворення під час приготування. Отже, іншою метою даного винаходу є створення протипінної композиції, яка може бути використана в латексах, яка значно зменшує проблеми піноутворення під час приготування.

Іншою метою даного винаходу є створення протипінної композиції, яка може бути використана в латексах, композиція яких не викликає риб'ячих очей, коли латекс згодом використовується для виготовлення композицій для покриттів.

Ще однією метою є створення піногасника, ефективність якого не зменшується до кінця обробки.

Інші цілі та переваги цього винаходу будуть очевидні з наступного опису та прикладів.

Першим компонентом композиції даного винаходу є силікон-гліколевий сополімер, що має загальну формулу (CH3) 3 SiO [(CH3) 2 SiO] x [(CH3) GSiO] y Si (CH3) 3. У цьому сополімері кількість диметилсилоксанових одиниць, як визначено x, може становити від 6 до 420. Переважно x має середнє значення від 50 до 100.

Кількість одиниць метил-гліколь-силоксану в сополімері визначається y, яке може мати середнє значення від 3 до 30, але яке переважно знаходиться в діапазоні від 5 до 10.

Гліколеву частину сополімеру позначають як G, яка визначається як радикал структури --D (OR) z A. Гліколь приєднується до атома кремнію через алкиленовий радикал D, що містить від 1 до 30 атомів вуглецю і який переважно містить від 1 до 18 атомів вуглецю. Конкретними прикладами D є радикали метилену, етилену, пропілену, ізопропілену, бутилену, октилену, децилену, октадецилену та мірицилену.

Частина (АБО) гліколевого радикала визначає алкиленоксид, який становить основу гліколю. Він може складатися з етиленоксидних одиниць (R - етиленовий радикал) та пропіленоксидних одиниць (R - пропіленовий радикал), етиленоксидних одиниць та бутиленоксидних одиниць (R - бутиленовий радикал), або етиленоксидних одиниць з пропіленоксидними одиницями та одиниці бутиленоксиду. Однак пропорція етиленоксиду до інших алкиленоксидів повинна бути такою, щоб відношення атомів вуглецю до атомів кисню в загальному блоці (АБО) коливалося від 2,3: 1 до 2,8: 1. Загальна кількість (АБО) груп визначається z, яке має середнє значення від 10 до 100.

Радикал A у гліколевій частині сополімеру є укупорочною групою. Для ілюстрації, гліколь може бути закритим гідрокси, ацилом, ефіром або ефіром карбонату. Переважно, щоб в А було не більше 15 атомів.

Описані вище силікон-гліколеві сополімери є добре відомими матеріалами, деякі з них є комерційно доступними. Для тих, хто не знайомий з ними, увага спрямована на патент США. US 3,402,192, розкриття якого включено шляхом посилання. Цей патент викладає типові методи приготування та більш детальний опис цих матеріалів.

Силікон-гліколь може становити від 1 до 20 відсотків від ваги від загальної композиції. Однак бажано, щоб він був присутнім у кількості від 6 до 10 відсотків.

Другим компонентом композиції даного винаходу є пропіленгліколь. Ці гліколі також є комерційно доступними матеріалами. Було встановлено, що крім того, що пропіленгліколь, молекулярна маса повинна знаходитись в діапазоні від 1000 до 2000, при цьому переважним є діапазон молекулярних ваг від 1000 до 1500. Кількість цього компонента може становити від 65 до 98 вагових відсотків, але переважно знаходиться в діапазоні від 75 до 90 відсотків.

Третім і останнім компонентом композиції даного винаходу є гідрофобний кремнезем.

Гідрофобний діоксид кремнію - це той, у якого поверхневі гідроксильні групи видаляються, як правило, за допомогою реакції з органофункціональним силіконом, таким як триметилметоксисилан, триметилхлорсилан, гексаметилдисілоксан або гексаметилдисилазан. Однак такі матеріали, як стеарилтрихлорид, також можуть бути використані для обробки кремнезему. Реакція або обробка діоксиду кремнію силіконом робить діоксид кремнію гідрофобним порівняно з його початковою гідрофільною природою. Встановлено, що для досягнення найкращих результатів згідно з цим винаходом важливо, щоб кремнезем оброблявся in situ; тобто кремнезем повинен вступати в реакцію з силіконом або іншим оброблюючим агентом під час приготування протипінної композиції, а не обробляти її окремо, перш ніж кремнезем змішати з іншими компонентами композиції.

Кількість діоксиду кремнію, присутнього в композиції, може становити від 1 до 15 вагових відсотків, але переважно знаходиться в діапазоні від 6 до 10 відсотків.

Конкретна кількість композиції проти піни за даним винаходом, що використовується для цілей проти піноутворення, коливається в широких межах. Такі фактори, як тип продукту, що має проблему пінопласту, задіяний процес, обладнання, яке використовується, і ступінь, до якого хочеться контролювати піноутворення, визначають кількість використаної кількості. Таким чином, важко встановити будь-які значущі чисельні обмеження щодо кількості композиції піногасника, яку слід використовувати. На практиці, наприклад, десь від 5 частин композиції піногасника на мільйон частин композиції, що піногасне, до 5 відсотків за вагою композиції піногасника на основі ваги композиції, що піниться, може бути використано із задовільними результатами залежно від ситуації.

Тепер для того, щоб кваліфіковані фахівці могли краще зрозуміти, як можна реалізувати даний винахід, наступні приклади наводяться для ілюстрації, а не для обмеження. Усі деталі та відсотки, про які йдеться тут, розраховані на вагу, якщо не вказано інше.

У прикладах ефективність піногасних композицій оцінювали, поміщаючи 300 мл. латексу без смужки в пляшці 32 унції. Потім латекс нагрівали до 90 ° C. помістивши пляшку, що містить латекс, у киплячу водяну баню. Після 90 ° C. було досягнуто протипінний склад, доданий до латексу і пар, продуваний через латекс. Незабаром після введення пари непрореаговали мономери починають відганятися від системи, викликаючи піноутворення. Максимальна висота піни менше 9 см. вважається здачею тесту.

Після зняття латексу йому давали охолонути до кімнатної температури. Потім його фільтрували, пропускаючи через екрани 100 меш і 325 меш. Частинки, видалені під час фільтрації, попередньо блокуються. Велика кількість попереднього блокування небажано.

Плівку латексу товщиною 0,003 дюйма відливали на чисту скляну пластину. Якщо на смузі 1-1/2 × 7 спостерігали менше 5 риб’ячих очей, протипінна композиція пройшла тест.

Композиція проти піноутворення, що складається по суті з приблизно 4,2% силікон-гліколевого сополімеру формули ## SPC1 ##

приблизно 87,5% пропіленгліколю із середньою молекулярною масою близько 1200 та приблизно 8,3% попередньо обробленого гідрофобного діоксиду кремнію отримували наступним чином. 4% гексаметилдисилазану та 8% негідрофобного діоксиду кремнію (Quso G - 30) змішували разом, в результаті чого діоксид кремнію обробляли і ставав гідрофобним. Потім було додано і змішано 84% поліпропіленгліколю і, нарешті, 4% силікон-гліколевого сополімеру було змішано і колоїд продукту розмелений при температурі 10 .

Для порівняння була приготовлена друга композиція проти піноутворення, яка була ідентичною наведеній вище, за винятком того, що вона не містила жодного силікон-гліколевого сополімеру, і 88% поліпропіленгліколю було використано для отримання.

Обидві вищезазначені композиції проти піноутворення оцінювали додаванням 1 куб. до стирол-бутадієнового латексу в описаному вище тесті. Перша композиція, яка представляє даний винахід, дала хороший контроль піни. Друга композиція, виготовлена для порівняння, давала хороший початковий контроль піни, але вицвітала в кінці тесту, що було небажано. Обидві композиції пройшли випробування на попереднє блокування та рибне око.

Композицію проти піноутворення, що складається, по суті, з приблизно 8,3% силікон-гліколевого сополімеру з Прикладу 1, приблизно 83,3% пропіленгліколю із середньою молекулярною масою близько 1200 та приблизно 8,3% гідрофобного діоксиду кремнію, обробленого in situ, отримували наступним чином. 4% гексаметилдисилазану і 40% поліпропіленгліколю змішували разом, а потім додавали до 8% негідрофобного діоксиду кремнію (Quso G - 30) і змішували. Далі змішували ще 40% поліпропіленгліколю, а потім суміш нагрівали при 75 ° до 90 ° C. під час перемішування. Нарешті 8% вищевказаного силікон-гліколевого сополімеру змішували і колоїд продукту подрібнювали при встановленні 15 міл.

Другу композицію проти піноутворення, ідентичну наведеній вище, готували наступним чином. 4% гексаметилдисилазану та 80% пропіленгліколю змішували разом. До цієї суміші додавали 8% діоксиду кремнію при перемішуванні та нагріванні при температурі від 75 ° до 90 ° C. Потім змішували 8% силікон-гліколевого сополімеру і колоїд продукту подрібнювали при встановленні 15 міл.

Обидві вищезазначені композиції проти піноутворення оцінювали додаванням 1 куб. до стирол-бутадієнового латексу в описаному вище тесті. Обидві композиції пройшли випробування і були визнані дуже хорошими протипінними пінами. Випробування проти піноутворення проводили протягом тривалого часу, додаючи мономер стиролу до латексу під час проведення зачистки. Перша композиція працювала протягом півгодини, а друга композиція - протягом 1 години. В обох випадках композиція проти піни не давала результату лише після повного зникнення мономеру. Обидві композиції також пройшли випробування на попереднє блокування та рибне око.

Коли процедуру попередніх прикладів проводять із застосуванням латексу з акрилонітрил-бутадієнового каучуку, композиції проти піноутворення згідно з цим винаходом зменшують кількість піноутворення під час видалення мономеру, і не виникає проблем із попереднім блокуванням та рибним оком.

Коли композиції піногасника, викладені нижче, замінюють композиції піногасника з Прикладів 1-3, відбувається значне зменшення піноутворення, і не виникає проблем із попереднім блокуванням або риб'ячим оком.

А. композиція, що складається по суті з 1% силікон-гліколевого сополімеру, що має формулу ## SPC2 ##

98% поліпропіленгліколю, що має молекулярну масу близько 1000, та 1% гідрофобного діоксиду кремнію, обробленого in situ триметилхлорсиланом.

B. композиція, що складається по суті з 15% силікон-гліколевого сополімеру, що має формулу ## SPC3 ##

75% поліпропіленгліколю, що має молекулярну масу близько 2000, і 10% гідрофобного діоксиду кремнію, обробленого in situ стеарилтрихлоридом.

C. композиція, що складається по суті з 20% силікон-гліколевого сополімеру, що має формулу ## SPC4 ##

65% поліпропіленгліколю, що має молекулярну масу близько 1500, і 15% гідрофобного діоксиду кремнію, обробленого in situ гексаметилдисілоксаном.