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大豆油的改性及在消泡剂中的应用
作 者: 祝韵
导 师: 季永新
学 校: 南京林业大学
专 业: 化学工艺
关键词: 改性大豆油 环氧大豆油 羟基聚醚 乙撑双硬脂酰胺 氨基硅油 消泡剂
分类号: TQ423.95
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
在水性涂料用消泡剂中,矿物油类消泡剂是十分重要的一类,但矿物油类消泡剂普遍存在稳定性差、消抑泡性能不佳的问题。本论文从反应原料出发,在传统的矿物油类消泡剂配方的基础上,使用聚醚、氨基硅油等物质对大豆油酯进行改性,同时复配以金属皂、白炭黑、乙撑双硬脂酰胺消泡活性物质,最后复配成具有高消抑泡效率和高稳定性的消泡剂产品。首先本文以工业用大豆油为原料,采用无溶剂法,以浓硫酸为催化剂,甲酸为过氧载体,自制环氧大豆油,得出了最佳反应条件为:甲酸用量为油量的30%、双氧水用量为油量的100%、反应温度为40℃和反应时间为4h。考察环氧值对消抑泡性能的影响,得出当环氧大豆油的环氧值为4.62时,消泡性能最佳。然后以环氧值为4.62的环氧大豆油和PEG400为原料,合成了羟基聚醚改性环氧大豆油,确定了PEG400改性环氧油合成工艺条件为浓硫酸用量为油量的0.8‰、反应温度140℃、反应时间3h。考察聚醚链段对消抑泡性能的影响,结论是:PEG400改性环氧大豆油具有最佳的静态消泡性能,PPG600具有最佳抑泡性能。论文选用甲醇和大豆油为原料,通过单因素试验,研究反应温度、催化剂量、反应时间及反应物比例对大豆油醇解反应的影响,研究得出最佳反应条件为催化剂用量油量的1.2%、反应温度60℃、反应时间3h。然后对醇解产物进行环氧化改性,采用单因素法,研究甲酸用量、双氧水用量、反应温度及反应时间对环氧化反应的影响,得出了最佳的反应条件是甲酸用量油量的15%、双氧水用量为油量的100%、反应温度60℃、反应时间5h。考察醇解程度和环氧值对消抑泡性能的影响,结论为:醇油摩尔比为1.5时的环氧改性物且环氧值为4.786下的消抑泡性能最佳。随后以环氧值为4.786的环氧化醇解油脂和氨值为1.2mmol/g的氨基硅油为原料,采用单因素法,研究溶剂种类、溶剂用量、反应温度和反应时间对改性反应的影响,得出最佳反应条件为以乙醇为溶剂、用量为油量的50%、反应温度50℃和反应时间5h。考察反应物比例对消抑泡性能的影响,结论为:当氨基键:环氧键比例为1.25时静态消抑泡性能最佳。本文以以油酸甲酯和乙二胺为原料,探讨了两步法合成乙撑双硬脂酰胺(EBS)的工艺路线。通过单因素法和正交实验分析得出最优条件为:催化剂KOH用量为0.8%,在90~100℃下1h滴加完乙二胺,随后升温到140℃反应5h。最后以环氧大豆油、油酸皂、EBS、PEG400改性环氧大豆油以及PPG600改性环氧大豆油、氨基硅油改性醇解油脂和疏水二氧化硅为原料复配消泡剂产品,使用单因素法,研究各个成分对消泡性能的影响,然后复配消泡剂产品,研究分散相对消泡剂稳定性的影响。结论为:当环氧大豆油含30%,油酸皂15%,氨基改性醇解油脂20%,聚醚改性环氧大豆油11%(PEG改性4.4%,PPG改性6.6%),疏水白炭黑6.5%,EBS占2%,矿物油7.5%,大豆油10%时,消泡剂在水性涂料中的消抑泡性能及稳定性最优。然后通过与几种市售消泡剂的对比,实验制得的消泡剂在消泡性能上接近市售消泡剂。
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全文目录
致谢 3-4 摘要 4-5 Abstract 5-11 第一章 文献综述 11-23 1.1 引言 11-12 1.2 消泡剂的概述及研究进展 12-23 1.2.1 泡沫的形成机理 12 1.2.2 消泡剂的消泡机理 12-13 1.2.3 消泡剂的分类及其特点 13-16 1.2.3.1 有机硅消泡剂 14 1.2.3.2 聚醚消泡剂 14-15 1.2.3.3 硅醚混合型消泡剂 15-16 1.2.3.4 矿物油类消泡剂 16 1.2.4 消泡剂的发展 16-17 1.2.5 改性大豆油酯在消泡剂中的应用 17-23 1.2.5.1 大豆油的改性概况 17-20 1.2.5.2 消泡剂在水性涂料中的应用 20-22 1.2.5.3 本课题的目的、意义及主要用途 22-23 第二章 环氧大豆油的制备及对消泡性能的影响 23-35 2.1 实验部分 23-26 2.1.1 实验原料及仪器 23 2.1.2 仪器及设备 23 2.1.3 实验原理 23-24 2.1.4 实验步骤 24 2.1.5 分析方法 24-26 2.1.5.1 环氧值的测定 24-25 2.1.5.3 碘价的测定 25-26 2.1.5.4 消抑泡性能的测定 26 2.1.5.5 产物结构表征-红外光谱分析 26 2.2 结果与讨论 26-34 2.2.1 环氧大豆油反应的影响因素 26-30 2.2.2 正交试验 30-32 2.2.3 分析结果 32-33 2.2.4 环氧化程度对消抑泡性能的影响 33-34 2.3 结论 34-35 第三章 环氧大豆油的羟基聚醚改性及对消抑泡性能的影响 35-42 3.1 实验部分 35-36 3.1.1 实验原料及仪器 35 3.1.2 仪器及设备 35 3.1.3 实验原理 35-36 3.1.4 实验步骤 36 3.1.5 分析方法 36 3.1.5.1 环氧值的测定 36 3.1.5.2 静态消抑泡性能的测定 36 3.1.5.3 产物结构表征-红外光谱分析 36 3.2 结果与讨论 36-41 3.2.1 羟基聚乙二醇400改性环氧大豆油反应的影响因素 36-39 3.2.1.1 催化剂种类对聚醚PEG400改性反应的影响 36-37 3.2.1.2 反应温度对聚醚PEG400改性反应的影响 37-38 3.2.1.3 催化剂用量对聚醚PEG400改性反应的影响 38 3.2.1.4 正交实验与结果 38-39 3.2.2 环氧大豆油的羟基聚丙二醇改性 39 3.2.3 红外图谱 39-41 3.3 原料对产品消抑泡性能的影响 41 3.4 结论 41-42 第四章 醇解油脂的环氧化改性及对消抑泡性能的影响 42-53 4.1 实验部分 42-44 4.1.1 实验原料及仪器 42-43 4.1.2 仪器及设备 43 4.1.3 实验原理 43 4.1.4 实验步骤 43-44 4.1.5 分析方法 44 4.1.5.1 羟基的测定 44 4.1.5.2 静态消抑泡性能的测定 44 4.2 结果与讨论 44-50 4.2.1 醇解大豆油反应的结果讨论 45-46 4.2.1.1 温度对醇解反应的影响 45 4.2.1.2 催化剂对醇解反应的影响 45 4.2.1.3 反应时间对醇解反应的影响 45-46 4.2.1.4 甲醇用量对醇解反应的影响 46 4.2.2 环氧化醇解油脂反应的结果讨论 46-50 4.2.2.1 甲酸用量对环氧化反应的影响 46-47 4.2.2.2 双氧水用量对环氧化反应的影响 47-48 4.2.2.3 反应时间对环氧化反应的影响 48 5.2.2.4 反应温度对环氧化反应的影响 48-49 5.2.2.5 正交实验 49-50 4.3 消抑泡性能的评价 50-52 4.3.1 醇解程度对消抑泡性能的影响 50-51 4.3.2 醇解程度对消抑泡性能的影响 51-52 4.4 结论 52-53 第五章 环氧化醇解油脂的氨基硅油再改性及对消抑泡性能的影响 53-60 5.1 实验部分 53-54 5.1.1 实验原料及仪器 53 5.1.2 仪器及设备 53 5.1.3 实验原理 53-54 5.1.4 实验步骤 54 5.1.5 分析方法 54 5.1.5.1 氨值的测定 54 5.1.5.2 红外光谱 54 5.2 结果与讨论 54-58 5.2.1 溶剂对氨基硅油改性反应的影响 54-55 5.2.2 溶剂量对氨基硅油改性反应的影响 55 5.2.3 反应温度对氨基硅油改性反应的影响 55-56 5.2.4 反应时间对氨基硅油改性反应的影响 56 5.2.5 分析结果 56-58 5.2.5.1 红外图谱 56-58 5.2.6 反应物比例对产品性能的影响 58 5.3 结论 58-60 第六章 N.N’—乙撑双油酸酰胺的合成 60-65 6.1 实验部分 60-61 6.1.1 实验原料及仪器 60 6.1.2 仪器及设备 60 6.1.3 实验原理 60-61 6.1.4 实验步骤 61 6.1.5 分析方法 61 6.2 结果与讨论 61-64 6.2.2 EBS合成的影响因素 61-63 6.2.2.1 反应温度对EBS合成反应的影响 61-62 6.2.2.2 反应时间对EBS合成反应的影响 62 6.2.2.3 催化剂用量对EBS合成反应的影响 62 6.2.2.4 正交因素分析 62-63 6.2.3 红外谱图 63-64 6.3 结论 64-65 第七章 消泡剂的复配 65-72 7.1 实验部分 65-66 7.1.1 实验原料及仪器 65 7.1.2 仪器及设备 65 7.1.3 实验步骤 65-66 7.1.4 消泡剂的性能评价 66 7.1.4.1 消泡剂在乳胶漆中的应用评价 66 7.1.4.2 消泡剂在乳液中的应用评价 66 7.1.5 消泡剂稳定性评价 66 7.2 消泡剂的复配 66-70 7.2.1 活性物质对消泡性能的影响 66-69 7.2.1.1 环氧油的选择 66-67 7.2.1.2 油酸皂的选择 67 7.2.1.3 聚醚改性环氧油的选择 67-68 7.2.1.4 氨基硅油改性醇解油脂的选择 68 7.2.1.5 疏水相的选择 68-69 7.2.3 分散相的选择 69-70 7.3 最终产品的性能评价 70-71 7.3.1 与市场中同类产品对比数据 70-71 7.4 结论 71-72 第八章 总结 72-73 参考文献 73-76 详细摘要 76-78 Abstract 78-79
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 表面活性剂 > 表面活性剂的应用 > 消泡沫剂
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