Результат интеллектуальной деятельности: СИЛИКОНОВЫЙ ПЕНОГАСИТЕЛЬ ДЛЯ СТИРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ

Настоящее изобретение относится к пеногасителям на основе силикона для использования в порошкообразном моющем средстве, которое предназначается для стирки белья в автоматической стиральной машине для предотвращения чрезмерного пенообразования.

Пеногасители это специальный состав, который снижает образование пены, представляющий собой сухой порошок или гранулы, состоящие из композиции различных органических и кремнийорганических соединений с гидрофобным наполнителем.

Силиконовые пеногасители гораздо эффективнее органических по пеногасящей способности, кроме того они значительно быстрее работают и дольше действуют, отличаются экономичным расходом и используются в широком диапазоне температур от минус 40°С до 250°С. В различных отраслях промышленности пеногасители считаются важным компонентом во многих процессах. Так, в целлюлозно-бумажной промышленности пеногасители улучшают качество и чистоту продукции, при обработке металла способствуют смываемости и предотвращают распространение примесей, повышают скорость работ при нефтедобыче. Силиконовые пеногасители отличаются малой токсичностью, нелетучестью, способностью работать в различных средах.

В стиральных машинах активаторного типа и при ручной стирке можно стирать вещи любым стиральным порошком даже с неконтролируемым пенообразованием. В автоматических стиральных машинах использование таких порошков вызывает вылезание пены вместе с жидкостью из-под крышки барабана, неплотности дверцы и отсеков для порошка, забивание шлангов машины, попадание в электромотор. Поэтому важно поддерживать образование пены до приемлемого уровня, для чего в состав порошка вводят специальные пеногасители, предотвращающие появление избыточной пены, которая может серьезно навредить стиральной машине.

В настоящее время существует широкий спектр композиций пеногасителей для стирального порошка на основе силиконов, используемых для гашения пены в процессе стирки в автоматической стиральной машине.

Известна композиция пеногасителя, содержащая гомогенную смесь органополисилоксана, в которой силоксановые звенья состоят по существу из 0-60% звеньев общей формулы R_aSiO_(4-a/2), где R углеводородная группа, имеющая до 8 атомов углерода, где а может принимать значение 0-3 и от 40 до 100% единиц общей формулы R_bR''_cSiO_(4-bC/2), где R'' обозначает группу - Z_z-R', где R' алкильная группа, имеющую от 9 до 35 атомов углерода, Z обозначает связывающую группу между кремнием и R', и z может принимать значение 0 или 1, b равно 0, 1, 2, с имеет значение 1, 2, и b + с имеет значение 1, 2, 3, при условии, что содержание углерода в органополисилоксане составляет более 70 мас. % из-за групп R''; стабилизирующее средство, имеющее температуру плавления от около 40°С до 80°С, включающее одну или несколько групп, состоящей из жирной кислоты, жирного спирта и алкилфосфорной кислоты; мелкодисперсный гидрофобный материал в количестве от 0,1 до 15 мас. % (Патент ЕР 1070526 МПК C11D 3/00,1993).

Другим патентом описывается гранулированный пеногаситель, содержащий полидиметилсилоксан, с концевыми триметилсилоксигруппами, имеющего вязкость при 25°С от 50 до 100000 мм²/с и органические кислоты и спирты, с различными температурами плавления, находящиеся в интервале от 45°С до 85°С, а также гидрофобный кремнезем с размером частиц 1-20 мкм и площадью поверхности не менее 50 м²/г (Патент US 5,238,596 МПК C11D 3/00,1993).

Недостатком известного пеногасителя является использовании высокоплавких соединений, которые затрудняют растворение пеногасителя в холодной воде в цикле «быстрой стирки» и стирке при 40°С-90°С.

Известна композиция для контроля пенообразования, которая содержит порошкообразный или гранулированный триполифосфат натрия, сульфат натрия или перборат натрия, на поверхность порошка или гранул нанесен органополисилоксановый пеногаситель, который частично заключен в смесь нерастворимого в воде воска, имеющего температуру плавления 55°С-100°С и нерастворимый в воде эмульгатор. (Патент GB 1523957 МПК C11D 17/00, 1978).

В европейском патенте ЕР 516109 (МПК B01D 19/04, 1992) описан силиконовый пеногаситель, содержащий от 20 до 98 весовых частей диметилполисилоксана с концевыми триметилсилоксигруппами, имеющего вязкость от 5 до 50000 сСт при 25°С; от 0,1 до 40,0 весовых частей диметилполисилоксана с концевыми винилдиметилсилоксигруппами, имеющего вязкость от 100 до 50000 сСт при 25°С; 0,1-40,0 весовых частей сополимера диметилсилоксанметилгидрогенсилоксана, имеющего не менее 3 связанных с кремнием атома водорода на молекулу и с вязкостью от 20 до 10000 сСт при 25°С; 0,1-20,0 весовых частей триметилсилоксисиликата, имеющего формулу [(CH₂)₃SiO_1/2]_x⋅(SiO₂)y, где х имеет значение от 1 до 3, а у имеет значение от 0,5 до 8; от 1,0 до 40,0 весовых частей микрочастиц диоксида кремния; и каталитическое количество платинового катализатора.

Известна композиция для подавления пенообразования на базе силикона, состоящая в основном из полидиметилсилоксановой жидкости с вязкостью от 20 до 1500 сСт при 25°С; от 5 до 50 ч. на 100 ч. по массе силоксановой смолы, состоящей из (СН₃)₃SiO_1/2 звеньев, SiO₂ звеньев при отношении (CH₃)₃SiO_1/2 звеньев к SiO₂ звеньям от 0,6:1 до 1,2:1, и от 1 до 20 масс.ч. на 100 масс.ч. к твердому силикагелю (Патент RU 2105791 МПК C11D 3/386, C11D 1/10, C11D 1/52,1998).

Наиболее близкой к предлагаемой композиции и принятый нами в качестве прототипа является композиция, содержащая жидкий силоксановый компонент с вязкость при 25°С 7000 мм/с и тонкоизмельченный наполнитель, с гидрофобной поверхностью. Способ получения которой заключается во взаимодействии полидиорганосилоксана с концевыми триметилсилоксигруппами, полидиорганосилоксана с гироксигруппами и силоксанового каучука с четырехвалентным и одновалентным кремнием в присутствии силанолята калия, последующей нейтрализации продукта реакции и смешении его с гидрофобным тонкоизмельченным наполнителем (Патент ЕР 0217501 МПК B01D 19/04, C11D 3/00, 1986).

К недостаткам известной композиции можно отнести получение пеногасителя в виде липкого пастообразного вещества, неравномерное его соединение со стиральным порошком, слеживаемости в процессе хранения и ухудшению пеногасящего действия.

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание эффективной композиции на основе силиконовой жидкости с длительным сроком хранения, с улучшенными пеногасящими свойствами для стиральных порошков, используемых в автоматических стиральных машинах, из доступного сырья, выпускаемого отечественной промышленностью.

Для решения поставленной задачи предложен пеногаситель, который представляет собой композицию, состоящую из смеси линейных, разветвленных и циклических олигодиметилсилоксанов с концевыми триметилсилокси- и гидроксигруппами с кинематической вязкостью при 20°С от 150 до 400 мм²/с, и содержанием гидроксильных групп 0,24-0,32% - 14-17% масс., смеси четвертичных аммониевых солей высокомолекулярных соединений жирного ряда - 2-2,5% масс., метилкремнезема - 0,5-1,0% масс., смеси метилсиликоната натрия и этилсиликоната натрия, взятых в соотношении 1:1,5 - 1,5-2,5% масс., и карбоната натрия или сульфата натрия - 77-82% масс.

Техническим результатом заявленного изобретения является получение сыпучей композиции пеногасителя с улучшенными пеногасящими свойствами, повышенной стойкостью при хранении, применение предложенного пеногасителя приводит к уменьшению вредного воздействия на металлические части стиральных машин.

В результате проведенных научных и экспериментальных исследований была найдена композиция силиконового пеногасителя для стиральных порошков, состоящая из следующих компонентов, % масс.:

Жидкость ПМС-200А представляет собой смесь смесь линейных, разветвленных и циклических олигодиметилсилоксанов, содержащих звенья формулы

с концевыми триметилсилоксигруппами и гидроксигруппами с кинематической вязкостью при 20°С от 150 до 400 мм²/с и содержанием гидроксигрупп от 0,24 до 0,32%,

При использовании жидкости ПМС-200А с содержанием гидроксигрупп меньше 0,24%, образуется неоднородный продукт; при

содержании гидроксигрупп больше 0,32%, наблюдается затруднительное растворение пеногасителя и ухудшение пеногасящих свойств.

Алкамон ОС-2 представляет собой смесь четвертичных аммониевых солей высокомолекулярных соединений жирного ряда формулы

где n=16-18.

Метилкремнезем - высокодисперсный диоксид кремния, например марки AM-1/300, гидрофобизированный диметилдихлорсиланом, используется в качестве гидрофобного наполнителя.

Метилсиликонат натрия (жидкость ГКЖ-11) и этилсиликонат натрия (жидкость ГКЖ-10), формулы

где n=1, 2.

Сульфат (Na₂SO₄) или карбонат натрия (Na₂CO₃) - водорастворимый неорганический носитель.

При исследовании было неожиданно найдено, что наиболее стойкий при хранении продукт с лучшим пеногасящим эффектом получается при соотношении метил- и этилсиликоната натрия в соотношении 1:1,5.

Пеногаситель по настоящему изобретению получают следующим образом: смесь линейных и разветвленных олигодиметилсилоксанов с концевыми триметилсилокси- и гидроксигруппами (ПМС-200А) смешивают с гидрофобным наполнителем, затем для получения эмульсии к реакционной массе прибавляют смесь четвертичных аммониевых солей высокомолекулярных соединений жирного ряда (алкамон ОС-2), далее в эмульсию добавляют смесь метилсиликоната натрия (жидкость ГКЖ-11) и этилсиликоната натрия (жидкость ГКЖ-10), после чего полученный состав распыляют на карбонат натрия или сульфат натрия, сушат при температуре 80°С. Получают порошок пеногасителя с размером частиц 0,3-0,6 мм.

Примеры состава полученных композиций представлены в таблице 1.

Для сравнения оценки действия предлагаемого пеногасителя приготовили пеногаситель по прототипу: пример 2 (образец 7) и 4 (образец 8).

Определение пеногашения проводят следующим образом. В 10 г стирального порошка для ручной стирки с неконтролируемым пенообразованием МИФ и ТАЙД добавляют взвешенное количество силиконового пеногасителя, перемешивают и полученный состав растворяют в двух литрах водопроводной воды. В цилиндр емкостью 1000 мл и диаметром 60 мм устанавливают делительную воронку, длина трубки которой составляет 165 мм, конец трубки воронки устанавливают в цилиндре на отметке 900 мл. При температуре 25°С в цилиндр наливают 50 мл, а в делительную воронку 200 мл исследуемого раствора по стенке, чтобы избежать вспенивания. Открывают кран воронки и сливают раствор в центр цилиндра. По истечении всего раствора замеряют объем образовавшейся пены в мл (Н₀) с точностью до половины деления цилиндра, затем через 5 минут (Н₅) проводят замер объема пены и рассчитывают устойчивость пены У=Н₅/Н₀. Для стиральных порошков, используемых в автоматических стиральных машинах, устойчивость пены не должна превышать 0,3. Результаты расчета устойчивости пены приведены в таблице 2.

Из данных, приведенных в таблице 2 видно, что в образцах 1-6 пеногасящие свойства лучше, чем пеногасителя по прототипу.