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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PREPARING STABLE FATTY ALCOHOL LATEX
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/143227
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention provides a method for preparing stable fatty alcohol latex, characterized in that, fatty acid ester is introduced into a defoamer latex system, anionic surfactant is added into a later stage of emulsification process in order to further enhance the stability of the latex, and the anionic surfactant is adsorbed on the surface of fatty alcohol particles, so as to enable the fatty alcohol latex to be more stable through repellency between ions. The prepared fatty alcohol latex has good defoaming performance in papermaking process, and can be stored stably.

Inventors:
WU FEI (CN)
CAO TIAN (CN)
LIU YANG (CN)
HUANG WEI (CN)
SUN YING XIN (CN)
Application Number:
CN2012/076434
Publication Date:
October 03, 2013
Filing Date:
June 04, 2012
Export Citation:
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Assignee:
NANJING SIXIN SCIENT TECHNOLOGICAL APPLIC RES INST CO LTD (CN)
WU FEI (CN)
CAO TIAN (CN)
LIU YANG (CN)
HUANG WEI (CN)
SUN YING XIN (CN)
International Classes:
B01D19/04; D21H21/12
Foreign References:
JP2003164707A2003-06-10
CN102242523A2011-11-16
CN101530759A2009-09-16
CN101845770A2010-09-29
US5807502A1998-09-15
Attorney, Agent or Firm:
NANJING JINGWEI PATENT & TRADEMARK AGENCY CO., LTD (CN)
南京经纬专利商标代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求

1、 一种制备稳定脂肪醇乳液的方法, 其特征在于, 所述脂肪醇乳液由以下组分组成:

( 1 ) 脂肪醇, 为 C12— 3。的一元至三元醇, 或不同碳原子数醇的混合物; 脂肪醇的用 量为所述脂肪醇乳液的 15~25%;

( 2) 有机烃类物质, 用量为所述脂肪醇乳液的 3~8%;

( 3 ) 脂肪酸酯, 由 C1222的饱和烷基脂肪酸和 -18的饱和脂肪醇酯化而成, 为一元 醇脂肪酸酯和多元醇脂肪酸酯, 脂肪酸酯的用量为所述脂肪醇乳液的 2~6%;

( 4 ) 乳化剂, 为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂, 两者混合使用, 其中阴离 子表面活性剂分两步添加, 两步添加所用阴离子表面活性剂 Y1和 Y2可相同或不同;

( 5 ) 增稠剂, 用量为所述脂肪醇乳液的 1~3% ;

( 6 ) 去离子水, 用量为所述脂肪醇乳液的 60~75%; 实现步骤为:

① 将脂肪醇、 有机烃类物质、 脂肪酸酯、 非离子表面活性剂以及阴离子表面活性剂 Y1按比例投入反应釜, 升温至 70-95 °C并保温 lh, 同时, 搅拌使之混合均匀;

② 将 70-95 °C的去离子水缓慢加入上述混合物;

③ 将上述混合物通过高剪切乳化设备进一步乳化, 在 70~85 °C条件下加入阴离子表 面活性剂 Y2, 保温并搅拌 20min;

④ 冷却至室温后, 加入增稠剂即可得抄纸用脂肪醇消泡剂。

2、 根据权利要求 1所述的一种制备稳定脂肪醇乳液的方法, 其中 (3 ) 所述的饱和脂肪 醇为一元醇和含 2~6个羟基的多元醇, 多元醇可被完全酯化或部分酯化, 形成单酯或多 酯。

3、 根据权利要求 1 所述的一种制备稳定脂肪醇乳液的方法, 其中非离子表面活性剂优选 为脂肪醇聚氧乙烯醚, 分子量为 1000~3000, 结构式如下:

R[0(EO)

其中 R为碳原子数为 1~30的直链或支链烷基, α为聚合度, 为 1~60的整数, b为 1、 2 或 3。

4、 根据权利要求 1所述的一种制备稳定脂肪醇乳液的方法, 阴离子表面活性剂 Y1的用 量为脂肪醇乳液总质量的 0.01~5%, Y2的用量为脂肪醇乳液总质量的 0.01~5%。

5、 根据权利要求 1 所述的一种制备稳定脂肪醇乳液的方法, 非离子表面活性剂用量为脂 肪醇乳液总质量的 0.01~10%。

Description:
一种制备稳定脂肪醇乳液的方法 技术领域

本发明涉及一种造纸抄纸用脂肪醇乳液消泡剂 的制备方法, 本发明属于精细化学品 技术领域。 背景技术

造纸工业一般包括制浆、 抄纸和涂布等工序。 由于制浆原料中所含的各种植物纤维 多含羟基, 很容易使纤维表面及内部吸附大量用普通消泡 剂难以消除的细小泡沫, 特别 是在对纸页质量要求更高的今天, 在抄纸车速不断提高的情况下, 为了提高产品质量, 会添加各种高分子助剂, 这些助剂的使用, 使得因搅拌产生的、 吸附在细小纤维上的气 泡变的更稳定, 这些气泡如果不消除, 将降低纸的质量, 更可能的是由于气泡造成的纸 机断纸, 使产量下降, 对企业效益产生影响。 另外, 消泡剂具有助留助滤作用, 从而降 低了纤维损失, 避免水的浪费, 使得浆料的回收率提高, 经济效益可观。 因此, 抄纸用 消泡剂的使用, 对抄纸工序而言尤为重要。

现有已知的性能较好的抄纸用消泡剂通常为脂 肪醇消泡剂, 其主要活性成分是脂肪 醇, 借助乳化工艺形成水包油型乳液。例如, US5807502介绍了一种含有 C 1Q ~C 28 的脂肪 醇、 阴离子表面活性剂以及环氧乙烷同 C 6 ~C 18 的脂肪醇的加成物所组成的乳液消泡剂, 该方法制备的乳液粘度会随时间的推移而变大 ; US4009119公开了一种由长碳链的脂肪 醇、脂肪酸、脂肪酸的二元或三元醇酯以及液 体石蜡组合而成的水性消泡剂; US4664844 公开了一种由 C 12 ~C 26 的脂肪醇、 C 12 ~C 22 的脂肪酸与 C 12 ~C 18 的一元至三元醇的酯化物、 沸点大于 20CTC的烃或 C 12 ~C 22 的脂肪酸构成的消泡剂, 涉及到的乳化剂包括酰胺类、 烷 基酚和脂肪醇聚氧乙烯醚, 其通过丙烯酸、 甲基丙烯酸的均聚物或共聚物来调节粘度使 其保持一定的稳定; US4950420公开了一种造纸工业用消泡剂,其含有 10~90%的表面活 性聚醚如聚烷氧基化甘油或聚烷氧基化山梨糖 醇和 10~90的多元醇的脂肪酸酯如乙二醇 或聚丙二醇的单酯和二酯; DE3001387介绍了一种水包油型水性乳液, 其由相对较高熔 点的脂肪醇和室温下为液态的烃类物质构成, 其油相成分也可包括相对较高熔点的非芳 香族烃、 脂肪酸或者脂肪酯、 蜂蜡、 巴西棕榈蜡、 日本蜡以及褐煤蜡; EP0531713介绍 了一种基于水包油型的消泡剂, 其油相组分包括至少 12个碳原子的脂肪醇、 至少 22个 碳原子的醇与 1~36个碳原子的脂肪酸縮合成的酯, 或者是 12~22个碳原子的脂肪醇与 1~18个碳原子一羟基至三羟基的脂肪酸縮合成 酯, 或者是沸点高于 20CTC的烃, 或者 具有 12~22个碳原子的脂肪酸同聚甘油縮合成的酯, 这种乳液需要水溶性的乳化剂才能 制成; EP0732134公开了一种基于水包油型的乳液消泡剂 , 使用在易起泡的水性介质中, 其油相组分包括至少含有一种大于 12个碳原子的,来源于氧化合成法或齐格勒法 备高 碳醇的蒸馏残渣, 以及一种拥有至少 4个羟基或者至少 2个羟基跟一个分子内醚键的糖 醇与至少 20个碳原子的脂肪酸以至少 1:1的摩尔比縮合成的酯, 酯中剩余的羟基可以部 分或者全部被 12~18个碳原子的脂肪酸所酯化, 该消泡剂的油相成分还可以包括至少 22 个碳原子的醇与 1~36个碳原子的脂肪酸縮合成的酯、 聚乙烯蜡、 天然蜡以及沸点高于 20CTC的烃或者 12~22个碳原子的脂肪酸。

从现有专利资料及市售消泡剂信息可知, 脂肪醇乳液消泡剂不可避免的存在贮存稳 定性方面的问题, 即乳液的粘度会随时间的推移而逐渐变大, 尤其是在低温下, 甚至可 以变成固态, 从而失去其良好的使用流动性。 本发明人通过大量实验, 向消泡剂乳液体 系中引入脂肪酸酯, 并在乳化工艺后期, 加入阴离子表面活性剂, 让阴离子表面活性剂 吸附在脂肪醇的表面, 通过离子相斥的作用, 使脂肪醇乳液更稳定。 发明内容

本发明所要解决的是脂肪醇乳液稳定性的技术 问题,可以通过以下技术方案来实现: 本发明人通过大量实验, 向消泡剂乳液体系中引入脂肪酸酯, 并在乳化工艺后期, 加入 阴离子表面活性剂, 让阴离子表面活性剂吸附在脂肪醇的表面, 通过离子相斥的作用, 使脂肪醇乳液更稳定。

所述的脂肪醇乳液由以下组分组成:

1.脂肪醇

本发明消泡剂的脂肪醇为 C 12 3Q 的一元至三元醇。 这些醇包括天然的和合成的脂肪 醇。 具体的, 所述的脂肪醇选自单一碳原子数的 C 8 醇、 C 1Q 醇、 C 12 醇、 C 14 醇、 C 16 醇、 C 18 醇、 C 2 Q醇、 C 22 醇、 C 24 醇、 C 26 醇、 C 28 醇、 C 3Q 醇、 C 32 醇和 C 34 醇; 也可使用具有 不同碳原子数的混合脂肪醇, 例如, C 8 -C 1() 醇、 C 8 -C 14 醇、 C 8 -C 18 醇、 C 12 -C 14 醇、 C 12 -C 18 醇、 C 14 -C 16 醇、 C 16 -C 18 醇; 所使用的如果是合成醇, 可以通过齐格勒法由氧化烷基铝得 到, 也可以通过羰基合成法得到。 通常, 这样得到的都是混合的、 饱和的直链醇。 脂肪 醇的用量为脂肪醇乳液总质量的 15~25%。

2.有机烃类物质

本发明中使用的有机烃类物质, 是由碳氢键构成的, 其沸点超过 200°C, 可以是直链 的, 也可以是支链的, 还可以含有少量环状结构。 选自柴油、 机油、 煤油、 白油、 液蜡、 石蜡、 微晶蜡和烷基苯, 所使用的有机烃类物质可以是上述一种或多种 的混合物。 有机 烃类物质的用量为脂肪醇乳液总质量的 3~8%。

3.脂肪酸酯

在本发明中的脂肪酸酯包括一元醇脂肪酸酯和 多元醇脂肪酸酯。合成酯所使用的脂 肪酸是 C 12 22 的饱和烷基脂肪酸, 例如月桂酸、 肉豆蔻酸、 棕榈酸、 硬脂酸、 花生酸、 山 嵛酸。 酯化时所使用的醇是 d~C 18 的饱和醇, 其中一元醇选自甲醇、 乙醇、 丙醇、 丁醇、 己醇、 癸醇、 十八烷醇; 多元醇是含有 2~6个羟基的饱和醇, 例如乙二醇、 二乙二醇、 丙二醇、 甘油、 二聚甘油、 三羟甲基乙烷、 三羟甲基丙烷、 三羟甲基丁烷、 季戊四醇或 二季戊四醇、 聚甘油。 多元醇可被完全酯化或部分酯化, 形成单酯或多酯。 脂肪酸酯的 用量为脂肪醇乳液总质量的 2~6%。 本发明所述的乳化剂包括非离子型表面活性剂 和阴离子型表面活性剂两种类型, 二 者可单独使用或混合使用。 其结构式为:

R[0(EO) a H],

其中 R为碳原子数为 1~30的直链或支链烷基, a为聚合度, 为 1~60的整数, b为 1、 2或 3。

这种聚醚的分子量为 1000~3000。 非离子表面活性剂的用量为脂肪醇乳液总质量 的 0.01~10%。

阴离子表面活性剂包括 (但不限于) 羧酸盐、 硫酸酯盐、 磺酸盐和磷酸酯盐。 具体 的, 阴离子表面活性剂包括十二烷基聚氧乙烯醚硫 酸钠、 十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯 磺酸钠、 十二烷基磺酸钠、 十六烷基磺酸钠、 十六烷基苯磺酸钠、 十二烷基二苯醚二磺 酸钠。

阴离子表面活性剂在乳液的制备过程中分成两 部分使用, 用 Y1和 Y2表示, 这两部 分添加的阴离子表面活性剂相同或不同。

阴离子表面活性剂 Y1的用量为脂肪醇乳液总质量的 0.01~5%。

阴离子表面活性剂 Y2的用量为脂肪醇乳液总质量的 0.01~5%。

5.增稠剂

本发明所述的增稠剂主要是用来调节乳液的粘 度以提高乳液的稳定性。 这些增稠剂 包括汉生胶、 瓜尔胶、 聚乙烯醇、 羧甲基纤维素钠、 羟乙基纤维素、 聚丙烯酸、 聚丙烯 酰胺以及聚丙烯酸酯类。 优选为聚丙烯酸增稠剂, 用量为脂肪醇乳液总质量的 1~3%。

6.去离子水

水的用量决定最终产品的固含量, 本发明中水的用量为脂肪醇乳液总质量的

60~75%。

一种抄纸用脂肪醇乳液消泡剂的制备方法, 主要采用"剂在油中"法。 具体制备步骤 如下:

( 1 )将脂肪醇、有机烃类物质、脂肪酸酯、 非离子表面活性剂以及 Y1部分的阴离子 表面活性剂按比例投入反应釜, 升温至 70-95°C并保温 lh, 同时, 搅拌使之混合均匀;

(2) 将 70-95°C的去离子水缓慢加入上述混合物;

( 3 ) 将上述混合物通过高剪切乳化设备进一步乳化 , 在 70-85°C条件下加入 Y2部分 的阴离子表面活性剂, 保温并搅拌 20min;

(4) 冷却至室温后, 加入增稠剂即可得抄纸用脂肪醇消泡剂。 具体实施方式

实施例 1

将 12g C 16 醇, 6g C 18 醇, 6g白油, 3g二乙二醇单月桂酸酯, lg脂肪醇聚氧乙烯醚 ( Ci 2 H 25 0(EO) 6 oH), lg十二烷基磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 90°C, 搅拌均匀后, 加入 70g 75°C的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 加入 lg十二烷基磺酸钠, 冷却后加入 1.2g聚丙烯酸增稠剂调节粘度至 324mPa. S , 得到脂肪醇乳液消泡剂 A。

实施例 2

将 22g C 22 醇, 3g石蜡, 6g单硬脂酸甘油酯, 2g脂肪醇聚氧乙烯醚(C 8 H 17 0(EO) 15 H), 0.5g十二烷基苯磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 70°C, 搅拌均匀后, 加入 66g 95°C的 水, 通过高速剪切设备得到乳液, 加入 0.5g十二烷基磺酸钠, 冷却后加入 1.5g聚丙烯酸 增稠剂调节粘度至 335 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 B。

实施例 3

将 10g C 18 醇, 5g C 28 醇, 8g白油, 3g三山嵛酸甘油酯, 0.5g脂肪醇聚氧乙烯醚 (C 10 H 21 0(EO) 4 oH), lg十二烷基二苯醚二磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 80°C, 搅 拌均匀后, 加入 71g 75°C的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 加入 1.5g十二烷基苯磺酸 钠, 冷却后加入 2.0g聚丙烯酸增稠剂调节粘度至 360 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 C。 实施例 4

将 20g C 2Q 醇, 8g微晶蜡, 3g季戊四醇单硬脂酸酯, 2g脂肪醇聚氧乙烯醚

(Ci 4 H 29 O(EO) 20 H), 2g十六烷基磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 85°C, 搅拌均匀后, 加入 63g 85°C的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 加入 2g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠, 冷却后加入 2.8g聚丙烯酸增稠剂调节粘度至 380 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 D。 实施例 5

将 14g C 14 醇, lg C 28 醇, 3g石蜡, 2g二聚甘油肉豆蔻酸酯, 2g脂肪醇聚氧乙烯醚 (Ci 2 H 25 0(EO) 4 oH), 1.5g十二烷基硫酸钠,加入反应釜,混合升温 90°C,搅拌均匀后, 加入 75g 80°C的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 加入 1.5g十二烷基二苯醚二磺酸钠, 冷却后加入 2.4g聚丙烯酸增稠剂调节粘度至 371 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 E。 实施例 6

将 16g C 2Q 醇, 4g C 22 醇, 3g微晶蜡, 2g三羟甲基丙烷单硬脂酸酯, lg脂肪醇聚氧 乙烯醚 (C 8 H 17 0(EO) 5Q H), lg十六烷基磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 85°C, 搅拌均 匀后, 加入 72g 75°C的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 加入 lg十六烷基苯磺酸钠, 冷 却后加入 2.8g聚丙烯酸增稠剂调节粘度至 390 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 F。

对比例 1

将 17g C 16 醇, 6g C 24 醇, 6g白油, 3g二季戊四醇单月桂酸酯, 2g脂肪醇聚氧乙烯 醚 (C 12 H 25 0(EO) 3Q H), 2g十二烷基磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 90°C, 搅拌均匀 后, 加入 64g 85°C的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 冷却后加入 1.2g聚丙烯酸增稠剂 调节粘度至 322 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 G。

对比例 2

将 15g C 2Q 醇, 6g石蜡, 2g二乙二醇单硬脂酸酯, lg脂肪醇聚氧乙烯醚

(C 8 H 17 O(EO) 60 H), lg十六烷基苯磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 85°C, 搅拌均匀后, 加入 75g 95°C的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 冷却后加入 2.0g聚丙烯酸增稠剂调节 粘度至 341 mPa.s , 得到脂肪醇乳液消泡剂 H。

对比例 3

将 10g C 18 醇, 16g C 22 醇, 8g微晶蜡, 2g脂肪醇聚氧乙烯醚(C 1Q H 21 0(EO) 2Q H), lg 十二烷基二苯醚二磺酸钠, 加入反应釜, 混合升温至 80°C, 搅拌均匀后, 加入 60g 75 °C 的水, 通过高速剪切设备得到乳液, 加入 3g十二烷基二苯醚二磺酸钠, 冷却后加入 2.6g 聚丙烯酸增稠剂调节粘度至 359 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 I。

对比例 4

将 22g C 22 醇, 5g白油, lg脂肪醇聚氧乙烯醚(C 14 H 29 0(EO) 6Q H), lg十二烷基硫酸 钠, 加入反应釜, 混合升温至 95 °C, 搅拌均匀后, 加入 70g 95 °C的水, 通过高速剪切设 备得到乳液, 加入 lg十二烷基苯磺酸钠, 冷却后加入 2.5g聚丙烯酸增稠剂调节粘度至 361 mPa.s, 得到脂肪醇乳液消泡剂 J。

性能测试

在实施例和比较例中, 消泡剂的消抑泡及稳定性按如下方法测试。

1、 将实施例和对比例中的消泡剂按如下方法进行 粘度测试:

采用 NDJ-8型粘度仪, 在 2#转子, 6rpm条件下进行测试, 此方式的测量量程是

0~5000mPa.s , 超出量程时用"—— "示意。 测量乳液在 0°C、 10°C、 20°C、 30°C和 40°C条 件下贮存 90天 /180天后的粘度变化情况。 具体见表 1 : 表 1 在不同储存条件下的脂肪醇乳液稳定性对比

不同消泡剂储存期内的粘度 (mPa.s )

测试条件

A B C D E F G H I J

贮存条件 初始粘度 324 335 360 380 371 390 322 341 359 361

90天 647 570 612 700 580 496 2569 2846 2884 3449 o°c

180天 815 777 940 874 749 722

90天 577 449 500 540 520 468 1921 2231 2642 2840

10°C

180天 748 678 741 691 800 589 4127 4715

90天 500 422 344 386 411 317 1247 1860 2331 2468

20 °C

180天 689 745 610 643 599 673 3792 3594

90天 350 315 290 260 307 290 1369 1548 1964 2123

30 °C

180天 555 568 549 468 471 490 4741 3777 4780 4911

90天 280 250 189 200 279 240 2687 1689 1480 2654

40 °C

180天 478 468 477 397 512 500 3946 由表 1可以看出, 采用本发明制备出来的的乳液, 其贮存稳定性十分优良, 在 6个月时 间内, 各个储存温度条件下的粘度的变化幅度均很小 。

2、 消抑泡性能的测定:

向内径 50mm、容积 1000ml且带有刻度的圆柱形玻璃容器内加入 500ml新闻纸抄纸 白水, 40°C下, 让该白水通过一定流量的循环泵, 并在圆柱形容器内以高于液面 50cm的 高度落下, 进行循环。 测试时, 将白水循环起泡, 使泡沫体积达到 300ml后, 加入定量 的消泡剂样品, 同时开始记录泡沫体积随时间的变化情况。 具体见表 2:

表 2 40 °C条件下的消抑泡性能测试

在同等时间内, 泡沫体积越小表示消泡剂的消抑泡性能越好, 由表 2可知, 采用本 发明制备的消泡剂在测试过程中, 泡沫的体积较小, 均表现出良好的消抑泡效果。