[发明专利]农用纳米杂化有机硅消泡剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性二氧化硅颗粒及其制备方法，尤其是利用该改性二氧化硅颗粒制备农用纳米杂化有机硅消泡剂的方法。   

背景技术

泡沫控制是许多工业生产过程中非常重要的环节，这是由于大量的泡沫不仅会使得反应体系中发生传质、传热障碍，还会导致生产事故的发生。一般而言，泡沫的形成需要具备三个前提：1. 气液接触；2.含助泡剂，如表面活性剂或者固体颗粒物质；3. 起泡速度要高于破泡速度。

近年来，消泡剂不管在消泡能力或者是抑泡指标方面都取得了较大的进步，常用的消泡剂主要包括了：1. 水不溶性的油和固体颗粒的混合物，如常见的有机硅消泡剂（李艳华,娄桂艳等,复配有机硅乳液消泡剂的研制[J]，2003，25（6）：539～541），矿物油消泡剂。2. 由环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物（PPO-PEO，PPO-PEO-PPO，PEO-PPO-PEO）或者由该共聚物改性得到的物质，如有机硅聚醚。3. 有机物颗粒的水悬浮液。在这几类消泡剂中，有机硅消泡剂由于其广泛的应用领域以及超强的消泡（韩富，张高勇等，有机硅消泡剂[J]，日用化学工业，2001，31（4）：39～40）、抑泡能力尤其受到了大量研究人员的关注。大量的研究事实表明，有机硅消泡剂的消泡与抑泡性能不仅取决于所使用的硅油的粘度，还由硅油当中分散的颗粒的疏水性决定（张亨等，消泡研究进展[J]，精细石油化工进展，2000，1（7）：44 ～48；P.R.Carrett，et al，Defoaming theory and industrial applications[J]，1992，45（4）：1 ～113）。因此，要提高有机硅消泡剂性能，就需要对颗粒的表面性质进行适当的调整（J. K. Hunter，et al，Existence of perturbed solitarywave solutions to a model equation for water waves[J]，1988，32（2）：253～268）。有机硅消泡剂的主要成分是硅油，但是单纯的硅油的消泡能力并不好。 大量研究事实已经验证，纯的硅油取代液膜的过程不是自发进行的，所以需要在机硅消泡剂当中添加一些二氧化硅颗粒来达到降低能垒的作用。而有机硅消泡剂的消泡与抑泡性能不仅取决于所使用的硅油的粘度，还由硅油当中分散的颗粒的疏水性决定（娄湘波，周宇鹏等，Bx-3有机硅消泡剂的研制[J]，有机硅材料，2000，14（1）：15 – 16）。因此，要提高有机硅消泡剂性能，就需要对颗粒的表面性质进行适当的调整。

发明内容

本发明的目的是提供纳米杂化有机硅消泡剂、农用纳米杂化有机硅消泡剂及其制备方法。

本发明的第一个目的是提供一种纳米杂化有机硅消泡剂，其特征是21-25nm二氧化硅颗粒经含双键的硅烷偶联剂和带有双键的疏水单体改性后制得纳米杂化有机硅消泡剂。

所述的纳米杂化有机硅消泡剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）以球磨机为改性工具，在球磨罐中依次加入1-2重量份21-25nm二氧化硅颗粒、1-2重量份含双键的硅烷偶联剂、21-23重量份甲苯，加入球磨珠，将球磨罐密封并固定于球磨机内，控制球磨机转速500-530 r/min，球磨时间为4-6h；

（2）将步骤（1）的产物倒入四口瓶中继续反应4-6h；

（3）取步骤（2）的产物1-2重量份分散于21-23重量份二甲苯中，用球磨机再次球磨4-6h，制得SiO₂-Vinyl改性颗粒；

（4）将步骤（3）制得的SiO₂-Vinyl改性颗粒倒入四口瓶内，滴加AIBN引发剂与带有双键的疏水单体混合物，滴加结束后升温至75-85℃保温3-5h，制得纳米杂化有机硅消泡剂SiO₂-(St)_n。

所述的球磨机为行星球磨机，所述的球磨珠与物料质量比为5:1，球磨珠为粒径分别是5mm、2.5mm以及1.5mm的球磨珠按质量比为1:2:3混合。

所述的含双键的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。

所述的带有双键的疏水单体为苯乙烯。

所述的引发剂用量为步骤（4）中所述的SiO₂-Vinyl改性颗粒的0.7-0.8wt%。

所述的带有双键的疏水单体与所述的SiO₂-Vinyl改性颗粒的质量比为1.5-1.9:1。