CN101215806A - 一种造纸用固体润滑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸用固体润滑剂及其制备方法，其原料配方包括蜡、高级脂肪酸、合成胺、乳化剂、硬脂酸钙、抗静电剂。本发明的固体润滑剂为固体片状，与现有液体润滑剂相比较，具有包装方便、运输成本更低的优点。此外，本发明的固体润滑剂具有良好的相容性及稳定性，润滑效果和光泽度良好，与同类产品比较，在改善涂料流变性、降低黏度和稳定性方面更优越，综合成本更低，主要用于造纸的改进润滑剂和表面施胶剂、浆内施胶剂、抗水剂。
Description
技术领域
本发明属于润滑剂技术领域涉，具体涉及一种造纸用固态脂肪酰胺润滑剂及其制备方法。
背景技术
润滑剂在造纸涂料中起到降低涂层摩擦系数，改善涂料流变性，进而提高涂层平整度，提高成品纸光泽度的功能。目前市场上的造纸用润滑剂以高级脂肪酸盐类及高分子氧化聚乙烯为主，还包括蜡乳液等，它们均有改善涂层摩擦系数，增加光泽度的作用。
以上各类润滑剂的不足在于均为液体，运输包装麻烦、运输成本偏高；此外，部分产品的相容性稳定性还有待提高，以高级脂肪酸盐类润滑剂为例，其产品稳定性偏低，储存时间稍长时，产品有易返黄、易分层等现象出现。因此，开发出一种相容性及稳定性好、运输方便的造纸用润滑剂成为造纸行业亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的液体造纸用润滑剂存在的运输包装麻烦且运输成本偏高、相容性及稳定性较低的不足，提供一种造纸用固体润滑剂。
本发明的造纸用固体润滑剂原料配方及重量份数为：
1、一种造纸用固体润滑剂，其特征在于，各原料配方及重量份数为：
1)蜡：0.7～1.4份；
2)高级脂肪酸：0.3～0.7份；
3)合成胺：0.06～0.16份；
4)乳化剂：0.3～0.8份；
5)硬脂酸钙：0.1～0.3份或不添加；
6)抗静电剂：0.03～0.2份或不添加。
进一步地，所述造纸用固体润滑剂为固体片状或其他各种形状。
所述蜡选自石蜡、蜂蜡、棕蜡或58号半精炼蜡的一种或两种以上的混合物。
所述高级脂肪酸选自硬脂酸、氢化油、棕榈酸及各种油酸的一种或两种以上的混合物。
所述合成胺为多乙烯多胺；所述乳化剂选自脂肪酸与环氧乙烷德缩合物、烷基酸与环氧乙烷的缩合物、聚乙烯失水山聚醇脂肪酸脂、失水山聚醇脂肪酸酯或聚乙二醇油酸甘油酯中的一种或两种以上的混合物。
所述抗静电剂选用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、烷基胺环氧乙烷的缩合物。
本发明的另一目的在于提供一种固体润滑剂的制备方法，通过如下两种方法之一实现：
方法一：
1)将0.3～0.7份高级脂肪酸和0.06～0.16份合成胺升温溶化，在反应釜中于170～180℃反应3～5小时；
2)降温至140～160℃并加入0.7～1.4份蜡溶解；
3)降温至90～110℃并加入0.3～0.8份乳化剂，保温1小时；
4)降温至80～90℃切片。
方法二：
1)将0.7～1.4份蜡、0.3～0.7份高级脂肪酸、0.06～0.16份合成胺、0.1～0.3份硬脂酸钙和0.03～0.2份抗静电剂升温溶化，在反应釜中于160～180℃反应3～5小时；
2)降温至110～130℃并加入0.3～0.8份乳化剂，保温1小时；
3)降温至80～90℃切片。
在以上制备方法一或方法二中，可以在保温结束后加入太古油、甘油、
有机硅及润滑油脂的一种或两种以上的混合物，其添加量占润滑剂总重量的0.5～2％，搅拌1小时后，降温70～100℃切片。
本发明的造纸用固体润滑剂具有以下优势：
1、本发明产品为固体，与现有液体润滑剂相比较，具有包装运输方便、运输成本更低的优点；
2、本发明产品具有良好的相容性及稳定性，润滑效果和光泽度良好，与同类产品比较，在改善涂料流变性、降低黏度和稳定性方面更优越，主要用于造纸的改进润滑剂和表面施胶剂、浆内施胶剂、抗水剂；
3、与同类产品比较，本发明产品具有使用方便、用量少的优势，因而大大节约了成本。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，本发明可以按发明内容所述推选任一种方式实施。
实施例一
在反应釜中，加入0.5份硬脂酸和0.1份多乙烯多胺升温溶化，于175℃搅拌反应4小时，降温至150℃加入1份石蜡搅拌溶解后降温至100℃，加入0.5份脂肪酸环氧乙烷缩合物，保温1小时，降温至85℃，在切片机上切片成型。
实施例二
在反应釜中，加入1份蜂蜡、0.5份氢化油、0.1份多乙烯多胺、0.2份硬脂酸钙和0.1份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐升温搅拌溶化，于175℃搅拌反应4小时，降温至120℃，加入0.5份烷基酸与环氧乙烷缩合物，保温1小时，降温至85℃在切片机上切片成型。
实施例三
在反应釜中，加入将1份棕蜡、0.5份的棕榈酸、0.1份的多乙烯多胺、0.2份硬脂酸钙和0.1份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐升温搅拌溶化，于175℃搅拌反应4小时，降温120℃加入0.5份聚乙烯失水山聚醇脂肪酸脂保温1小时，再加入占润滑剂总重量1％的甘油，再搅拌1小时，降温到85℃在切片机上切片。
在环境温度18℃～24℃、相对湿度40～50％条件下对本发明产品的基础数据及稳定性、对涂料各组分相容性、对涂料性能影响进行测试，结果见表1、表2和表3。取目前市场上的具有代表性的硬脂酸钙及高分子聚氧化乙烯两种润滑剂量做同条件对比实验，结果见表4、表5。
表1基础数据及稳定性测试结果
| 项目 | 试验方法 | 结果 |
| PH值 | PH试纸测试 | 6.5-7.5 |
| 熔点 | 水浴加热 | 60℃下溶解为均匀液体 |
| 黏度 | NDJ-1黏度计测试 | 80CPs |
| 自然冷却外观 | 目测 | 乳白色液体 |
| 液体稳定性 | 静置24小时观察 | 无沉淀、分层、絮集 |
| 水溶液稀释状况 | 再以1∶5水稀释静置 | 无沉淀、分层、絮集 |
| 润滑性 | 摩擦法 | 摩擦系数小 |
| 光泽度 | 涂于纸面，干燥后轻拭表面，小角度光源观察亮度 | 有明显提高 |
| PH值适应性 | 加入烧碱溶液，调PH为7-12 | 无明显变化 |
| 拒水性 | 涂于纸面，烘干后滴水观察渗透情况 | 水珠呈圆球形，不易渗透 |
以上结果表明：本发明产品用热水即可溶解混合为均匀液体，黏度低，稳定性好，水溶性好；在中等碱性条件下，样品表现稳定，适应性好；本发明产品具有一定的光泽度和润滑性，拒水性能良好，符合造纸涂料应用的要求；本发明产品熔点低，生产使用更方便。
表2对涂料各组分相容性测试结果
| 涂料组分 | 现象 | 涂料组分 | 现象 |
| 50％固含量高岭土液 | 正常 | 三聚氰胺抗水剂 | 正常 |
| 10％尿素水溶液 | 正常 | 达雅水性润滑剂 | 正常 |
| 5％CMC溶液 | 正常 | 丁苯胶乳 | 正常 |
| 5％CMS溶液 | 正常 | 苯丙胶乳 | 正常 |
| 25％胶粘淀粉液 | 正常 | / | / |
以上结果表明：本发明产品与涂料中的各种助剂相容性好，无不良反应。
表3 对涂料性能影响测试结果
| 空白 | 加入样品 | ||||||
| Ca浆 | PH值 | 粘度(CPS) | 保水值(s) | PH值 | 粘度(CPS) | 保水值(s) | |
| 即时 | 8.5 | 270 | 3 | 8.0 | 245 | 3 | |
| 24h | 8.5 | 310 | 3 | 8.0 | 255 | 3 | |
| 涂料(面) | 即时 | 8.5 | 1860 | 56 | 8.5 | 535 | 56 |
| 24h | 8.5 | 1960 | 56 | 8.5 | 560 | 56 | |
| 涂料(底) | 即时 | 8.5 | 200 | 90 | 8.5 | 175 | 92 |
| 24h | 8.5 | 230 | 85 | 8.5 | 180 | 93 | |
以上结果表明：本发明产品能有效降低Ca浆和涂料的黏度，流变性能更好，有利于涂料固含量的提高，更易获得平整的涂布面；Ca浆和涂料的黏度、保水值24小时变化小而稳定，有利于涂料生产得稳定。
表4同类产品基本性能对比
| 项目 | 本发明样品 | 硬脂酸钙 | 聚氧化乙烯 |
| 润滑性 | 摩擦系数小 | 摩擦系数小 | 摩擦系数小 |
| 光泽度 | 亮度较高 | 亮度较高 | 稍差 |
| 拒水性 | 渗透最慢 | 渗透最快 | 渗透较慢 |
本发明产品拒水性最好，光泽度达硬脂酸钙效果，润滑性与市场成熟产品基本一致。
表5同类产品对涂料影响对比
| 空白 | 本发明样品 | 硬脂酸钙SCD | 聚氧化乙烯 | ||||||||||
| Ca浆 | PH值 | 粘度(CPS) | 保水值(s) | PH值 | 粘度(CPS) | 保水值(s) | PH值 | 粘度(CPS) | 保水值 | PH值 | 粘度(CPS) | 保水值(s) | |
| 即时 | 8.5 | 270 | 3 | 8.0 | 245 | 3 | 8.5 | 310 | 3 | 8.5 | 3000 | 2 | |
| 24h | 8.5 | 310 | 3 | 8.0 | 255 | 3 | 8.5 | 430 | 3 | 8.5 | 3400 | 2 | |
| 涂料(面) | 即时 | 8.5 | 1860 | 56 | 8.5 | 535 | 56 | 8.5 | 680 | 49 | 8.5 | 1240 | 33 |
| 24h | 8.5 | 1960 | 56 | 8.5 | 560 | 56 | 8.5 | 880 | 52 | 8.5 | 960 | 35 | |
| 涂料(底) | 即时 | 8.5 | 200 | 90 | 8.5 | 175 | 92 | 8.5 | 190 | 94 | 8.5 | 200 | 60 |
| 24h | 8.5 | 230 | 85 | 8.5 | 180 | 93 | 8.5 | 200 | 89 | 8.5 | 225 | 62 | |
对涂料和Ca浆的黏度影响结果表明：本发明产品黏度最低，流变性最好；在稳定性方面，本发明产品同样最好。因此，在符合应用的情况下，本发明产品用量可减少，综合成本更低。
Claims (10)
1.一种造纸用固体润滑剂，其特征在于，各原料配方及重量份数为：
1)蜡：0.7～1.4份；
2)高级脂肪酸：0.3～0.7份；
3)合成胺：0.06～0.16份；
4)乳化剂：0.3～0.8份；
5)硬脂酸钙：0.1～0.3份或不添加；
6)抗静电剂：0.03～0.2份或不添加。
2.根据权利要求1所述的造纸用固体润滑剂，其特征在于，所述造纸用固体润滑剂为固体片状。
3.根据权利要求1所述的造纸用固体润滑剂，其特征在于，所述蜡选自石蜡、蜂蜡、棕蜡或58号半精炼蜡的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的造纸用固体润滑剂，其特征在于，所述高级脂肪酸选自硬脂酸、氢化油、棕榈酸及各种油酸的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的造纸用固体润滑剂，其特征在于，所述合成胺为多乙烯多胺。
6.根据权利要求1所述的造纸用固体润滑剂，其特征在于，所述乳化剂选自脂肪酸环氧乙烷缩合物、烷基酸与环氧乙烷缩合物、聚乙烯失水山聚醇脂肪酸脂、失水山聚醇脂肪酸酯或聚乙二醇油酸甘油酯中的一种或两种以上的混合物
7.根据权利要求1所述的造纸用固体润滑剂，其特征在于，所述抗静电剂选用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、烷基胺环氧乙烷的缩合物。
8.一种造纸用固体润滑剂的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
1)将0.3～0.7份高级脂肪酸和0.06～0.16份合成胺升温溶化，在反应釜中于170～180℃反应3～5小时；
2)降温至140～160℃并加入0.7～1.4份蜡溶解；
3)降温至90～110℃并加入0.3～0.8份乳化剂，保温1小时；
4)降温至80～90℃切片。
9.一种造纸用固体润滑剂的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
1)将0.7～1.4份蜡、0.3～0.7份高级脂肪酸、0.06～0.16份合成胺、0.1～0.3份硬脂酸钙和0.03～0.2份抗静电剂升温溶化，在反应釜中于160～180℃反应3～5小时；
2)降温至110～130℃并加入0.3～0.8份乳化剂，保温1小时；
3)降温至80～90℃切片。
10.根据权利要求8或9所述的造纸用固体润滑剂制备方法，其特征在于，在加入乳化剂并保温结束后加入太古油、甘油、有机硅及润滑油脂的一种或两种以上的混合物，其添加量占润滑剂总重量的0.5～2％，搅拌1小时后，降温70～100℃切片。
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