CN101007248A - 用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂及其制备方法。它的化学结构通式如下：R－(PO)n－(EO)m，其中R基团是脂肪族醇起始剂，m，n分别表示大分子中EO，和PO的聚合度，n介于8－26，m介于4－35之间。制备方法步骤如下：1)将3～20重量份环氧丙烷和1～3重量份起始剂单官能脂肪醇加入反应釜，同时加入0.1～0.2重量份的引发剂；2)在反应器内抽真空，在70～120℃下，进行第一步聚合反应；3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入4～30重量份环氧乙烷，在50～100℃下，进行第二步聚合反应；4)第二步反应完成后，将最终产物取出，在20～60℃下，用酸中和至中性。本发明工艺简单、高效、环保；具有用量少，适用范围广，脱墨效果佳等优良特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂及其制备方法。
背景技术
随着公众环保意识的增强和自然资源的短缺，回收利用废纸作为二次纤维，可以有效地保护森林资源，减少环境污染，降低造纸成本和提高造纸行业的国际竞争力。据统计，使用废纸作为再生资源，可节约用水50％，节约能源60-70％，减少对大气的污染60-70％，生物耗氧量减少40％，污水中的悬浮物减少25％，因此，提高废纸的回收和再利用比例是今后造纸行业发展的关键因素。
我国是一个木材纤维原料极度缺乏的国家，森林覆盖率仅为13.2％，而世界平均的森林覆盖率为31％，我国人均森林面积只占世界人均水平的15.2％。因此，提高废纸的回收率、大力发展废纸回收利用是我国造纸工业进一步发展的重要手段。
目前国内高效低污染的脱墨剂大部分要依赖进口，进口脱墨剂虽然效果优异，但价格较高，因此，近年来高档脱墨剂的国产化成为一个很重要的研究课题。
废纸再生主要采用的化学脱墨方法，广泛使用的废纸脱墨剂主要组分是表面活性剂。传统的脱墨剂中大多使用阴离子型和非离子型的表面活性剂。由于非离子型表面活性剂能够在较低的浓度下达到很好的乳化、分散、捕集性能，脱墨效果优良。随着人们的环保意识增强，非离子型表面活性剂越来越多的应用于废纸脱墨过程中。
聚醚型非离子表面活性剂应用于脱墨过程中，是近年来国内外脱墨剂开发的一个主要方向。它具有用量少，脱墨效果优良，适用范围广泛的优点。同时它还具有对环境友好的特点，能够满足人类日益增长的环保要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂及其制备方法。
用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂的化学结构通式如下：
R-(PO)n-(EO)m
其中R基团是脂肪族醇起始剂，m，n分别表示大分子中EO和PO的聚合度，n介于8-26，m介于4-35之间。表面活性剂的HLB值介于6-16之间。
用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂的制备方法包括如下步骤：
1)将3～20质量份环氧丙烷和1～3质量份起始剂单官能脂肪醇加入反应釜，同时加入0.1～0.2质量份的引发剂；
2)在反应器内抽真空，在70～120℃下，进行第一步聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入4～30质量份环氧乙烷，在50～100℃下，进行第二步聚合反应；
4)第二步反应完成后，将最终产物取出，在20～60℃下，用酸中和至中性。
所述的起始剂R基团为碳原子数为C8-C24的单官能脂肪醇。
本发明利用非离子型表面活性剂的优良脱墨效果，通过分子设计在现有表面活性剂的基础上合成出三嵌段的聚醚表面活性剂，该表面活性剂具有独特的分子结构和组成，在保持了其表面活性的基础上，增强了表面活性剂与油墨相溶性。实现对新闻废纸高效环保的回收利用。本发明工艺简单、高效、环保；具有用量少，适用范围广，脱墨效果佳等优良特点。
具体实施方式
本发明中所述的脱墨用聚醚表面活性剂的化学结构通式为(I)所示：
R1-(PO)n-(EO)m
(I)
其中R1基团为：脂肪族长链单官能度醇，其中碳原子数为C10-C24。m，n分别表示大分子中，环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)的聚合度，n介于8-26之间，m介于12-35之间。
实施例1
1)将环氧丙烷和起始剂单官能脂肪醇分别按照4∶0.5(质量比)的比例加入反应釜，同时加入0.01的碱；
2)反应器内抽真空，在100℃下，进行聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入3份(质量比)环氧乙烷，在70℃下，进行聚合反应；
4)第二步反应完成后，将生成物取出，在30℃下，用乙酸中和至中性；
5)将产品按比例，0.3％聚醚和1％NaOH；2％的NaSiO3；1％的30％浓度的H2O2(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
实施例2
1)将环氧丙烷和起始剂单官能脂肪醇分别按照2∶0.5(质量比)的比例加入反应釜，同时加入0.005的碱引发剂；
2)反应器内抽真空，在100℃下，进行聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入6份(质量比)环氧乙烷，在70℃下，进行聚合反应；
4)第二步反应完成后，将生成物取出，在30℃下，用乙酸中和至中性；
5)将上述产品，按照0.3％的比例和1％NaOH；2％的NaSiO3；1％的30％H2O2(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
实施例3
1)将环氧丙烷和起始剂单官能脂肪醇分别按照2∶0.5(质量比)的比例加入反应釜，同时加入0.005的碱引发剂；
2)反应器内抽真空，在110℃下，进行聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入7份(质量比)环氧乙烷，在70℃下，进行聚合反应；
4)第二步反应完成后，将生成物取出，在30℃下，用乙酸中和至中性；
5)将上述产品，按照0.3％的比例和1％的NaOH；2％的NaSiO3；1％的30％H2O2(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
实施例4
1)将环氧丙烷和起始剂单官能脂肪醇分别按照5∶1(质量比)的比例加入反应釜，同时加入0.02的碱引发剂；
2)反应器内抽真空，在100℃下，进行聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入4份(质量比)环氧乙烷，在70℃下，进行聚合反应；
4)第二步反应完成后，将生成物取出，在30℃下，用乙酸中和至中性；
5)将上述产品，按照0.3％的比例和1％，NaOH；2％，NaSiO3；1％，30％H2O2(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
实施例5
1)将环氧丙烷和起始剂单官能脂肪醇分别按照5∶1(质量比)的比例加入反应釜，同时加入0.02的碱引发剂；
2)反应器内抽真空，在100℃下，进行聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入5份(质量比)环氧乙烷，在70℃下，进行聚合反应；
4)第二步反应完成后，将生成物取出，在30℃下，用乙酸中和至中性；
5)将上述产品，按照0.3％的比例和1％，NaOH；2％，NaSiO3；1％，30％H2O2(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
实施例6
1)将环氧丙烷和起始剂单官能脂肪醇分别按照3∶1(质量比)的比例加入反应釜，同时加入0.015的碱；
2)反应器内抽真空，在100℃下，进行聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入7份(质量比)环氧乙烷，在70℃下，进行聚合反应；
4)第二步反应完成后，将生成物取出，在30℃下，用乙酸中和至中性；
5)将上述产品，按照0.3％的比例和1％，NaOH；2％，NaSiO3；1％，30％H2O2(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
实施例7
1)将环氧丙烷和起始剂单官能脂肪醇分别按照7∶1(质量比)的比例加入反应釜，同时加入0.025的碱；
2)反应器内抽真空，在100℃下，进行聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入8份(质量比)环氧乙烷，在70℃下，进行聚合反应；
4)第二步反应完成后，将生成物取出，在30℃下，用乙酸中和至中性；
5)将上述产品，按照0.3％的比例和1％，NaOH；2％，NaSiO3；1％，30％H2O2(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
比较例1
在废纸脱墨所用的脱墨剂不加聚醚，其组成是：NaOH：1％，NaSiO3：2％，30％H2O2：1％(相对于绝干纸浆)，进行脱墨。
比较例2
在废纸脱墨中不加碱，脱墨剂配方为：聚醚：0.3％，30％H2O2：1％，进行废纸脱墨。
各种聚醚脱墨性能结果列于表1，2。
表1各种不同结构聚醚的脱墨效果
| 实施例 | 聚醚相对分子质量 | HLB | 白度 |
| 1 | 1000 | 10 | 63.2 |
| 2 | 1000 | 12 | 63.3 |
| 3 | 1000 | 14 | 63.2 |
| 4 | 1500 | 10 | 63.6 |
| 5 | 2000 | 10 | 61.9 |
| 6 | 2500 | 10 | 61.4 |
| 7 | 3000 | 10 | 61.2 |
| 比较实施例1 | 55.3 |
表2中性脱墨与碱性脱墨的对比
| 表面活性剂％ | 氢氧化钠％ | 硅酸钠％ | 双氧水％ | 脱墨白度％ |
| 0.3 | 1 | 2 | 1 | 55.3 |
| 0.3 | 1 | 53.6 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 46.1 |
*所有白度数据均用SBD-1型数字白度仪测量。
Claims (4)
1.一种用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂，其特征在于，它的化学结构通式如下：
R-(PO)n-(EO)m
其中R基团是脂肪族醇起始剂，m，n分别表示大分子中EO和PO的聚合度，n介于8-26，m介于4-35之间。
2.根据权利要求1所述的一种用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂，其特征在于，所述的表面活性剂的HLB值介于6～16之间。
3.根据权利要求1所述的一种用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂，其特征在于，所述的起始剂R基团为碳原子数为C8-C24的单官能脂肪醇。
1.一种如权利要求1所述的用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将3～20质量份环氧丙烷和1～3质量份起始剂单官能脂肪醇加入反应釜，同时加入0.1～0.2质量份的引发剂；
2)在反应器内抽真空，在70～120℃下，进行第一步聚合反应；
3)第一步反应完成后，反应器再次抽真空，加入4～30质量份环氧乙烷，在50～100℃下，进行第二步聚合反应；
4)第二步反应完成后，将最终产物取出，在20～60℃下，用酸中和至中性。
4.根据权利要求1所述的一种用作废纸脱墨剂的聚醚型表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的起始剂R基团为碳原子数为C8-C24的单官能脂肪醇。
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