CN101575323A - 烷基烯酮二聚体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烷基烯酮二聚体及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：将酰氯和二乙烯三胺反应生成胺盐和烷基烯酮二聚体，用水萃取分离得到烷基烯酮二聚体。本发明的烷基烯酮二聚体是一种高性能、环保型产品，能用于食品包装及生活用纸。该产品主要应用于烷基烯酮二聚体(AKD)中性施胶剂，能大幅度改善纸张的Cobb值。

Description

烷基烯酮二聚体及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及烷基烯酮二聚体及其制备方法和在造纸施胶中的应用。
背景技术
烷基烯酮二聚体是一种蜡状物，分子结构可以以下式表示：
Figure A20091004853300031
R1为C4～C30烷基或C4～C30链烯基，R2为氢或C1～C8烷基。烷基烯酮二聚体的熔点40～52℃，用作造纸纸浆的施胶剂，使制得的纸张不渗水，用于食品包装纸或其他相应的用途。
目前国内合成烷基烯酮二聚体的生产中，合成反应温度低于烷基烯酮二聚体的熔点，一般在25℃左右。此温度下，反应速度慢，需要保温时间长，而且在此温度下物料粘度大，反应物料中需要加入大量的甲苯溶剂，才能降低物料粘度，使反应顺利进行。然而，甲苯本身带有水分，大量甲苯及带入的水分对烷基烯酮二聚体危害巨大，使产品含量难以提到。而且甲苯的沸点高，需在高温下蒸馏除去，增加了能耗，而且影响产品纯度。更重要的是苯类溶剂对人体有害，因此用溶剂法生产烷基烯酮二聚体，不能用于食品包装及生活用纸。
中国专利CN1596252A公开了一种通过酰氯与叔胺在无溶剂条件下反应而制备烷基烯酮二聚体的方法。该方法制备的产物需要通过稀酸溶液清洗萃取或离心分离的方法得到，其中烷基烯酮二聚体含量最多能达到93.5重量％，但使用此制备方法工艺复杂。
发明内容
本发明的目的是提出一种烷基烯酮二聚体及其制备方法和应用，以克服已有技术的缺陷。
本发明的方法包括如下步骤：
将酰氯和二乙烯三胺反应生成胺盐和烷基烯酮二聚体，用水萃取分离得到烷基烯酮二聚体，优选的，包括如下步骤：
将30～70重量份胺升温至55～85℃，然后在0.5～2小时内加入100重量份酰氯，加入完毕后继续反应0.5～3小时；
加入100～200重量份70～80℃水，混合后静置，除去底层盐溶液；
再加入100～200重量份70～80℃水，混合后静置，除去底层水；
蒸馏脱除多余水，将烷基烯酮二聚体趁热过滤，冷却至30℃以下，切片或成型后得到烷基烯酮二聚体成品。
所说的酰氯选自C16～C22饱和脂肪酸酰氯，其分子结构如下：
Figure A20091004853300041
R1为C14～C20直链烷基，R2为H。
所得的烷基烯酮二聚体的重量含量至少94％。
所述的烷基烯酮二聚体可纸张施胶剂。
众所周知，烷基烯酮二聚体的制备方法中通常采用酰卤与叔胺反应生成，并且需要采用稀盐酸水溶液来对烷基烯酮二聚体产品进行洗涤萃取，以除去多余的叔胺及其盐类。而在本发明中采用酰氯与二乙烯三胺反应，本发明人发现采用此方法制备烷基烯酮二聚体，出乎意料的，能得到烷基烯酮二聚体重量含量高的产品，并且只需要用热水就能除去反应生成的盐类物质及多余的胺，工艺简单。这可能是由于本发明中采用的二乙烯三胺的烯键对于-NH2具有活化作用，提高胺的反应效率，增加了单体的转化率。并且二乙烯三胺分子具有三个-NH2，与叔胺相比，与酰氯碰撞的几率大大增加，单体的转化率能明显得到提高。二乙烯三胺能溶于水，反应后多余的二乙烯三胺很容易通过水清洗掉。
本发明的烷基烯酮二聚体的制备方法，与一般的烷基烯酮二聚体的制备方法相比，不用溶剂，更加环保，工艺简单；产物中烷基烯酮二聚体含量高，作为施胶剂使用抗水效果好。
本发明的烷基烯酮二聚体是一种高性能、环保型产品，能用于食品包装及生活用纸。该产品主要应用于烷基烯酮二聚体(AKD)中性施胶剂，能大幅度改善纸张的Cobb值。
具体实施方式
实施例1
烷基烯酮二聚体的制备：
在1000ml反应釜中加入120克二乙烯三胺，升温至55℃，滴加400克C16饱和脂肪酸酰氯，滴加时间为2小时。滴加结束后，在55℃保温3小时。然后在搅拌下加入400克70℃去离子水，并继续搅拌10分钟，停止搅拌，30分钟后除去底层二乙烯三胺盐酸盐水溶液(此过程温度保持在70℃)。在搅拌下再加入400克70℃去离子水，并继续搅拌10分钟，停止搅拌，30分钟后除去底层水(此过程温度保持在70℃)。将制得的样品趁热转移到1000ml圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪RV 10数显型V(IKA公司)蒸出剩余水分，所得样品在90℃通过200目筛网。冷却至30℃，切片，得到产品。烷基烯酮二聚体重量含量为94.5％。
实施例2
烷基烯酮二聚体的制备：
在2000ml反应釜中加入210克二乙烯三胺，升温至85℃，滴加300克C22饱和脂肪酸酰氯，滴加时间为0.5小时。滴加结束后，在85℃保温0.5小时。然后在搅拌下加入600克80℃去离子水，并继续搅拌15分钟，停止搅拌，20分钟后除去底层二乙烯三胺盐酸盐水溶液(此过程温度保持在80℃)。在搅拌下再加入600克70℃去离子水，并继续搅拌15分钟，停止搅拌，20分钟后除去底层水(此过程温度保持在80℃)。将制得的样品趁热转移到1000ml圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪RV 10数显型V(IKA公司)蒸出剩余水分，所得样品在90℃通过200目筛网。冷却至28℃，切片，得到产品。烷基烯酮二聚体重量含量为94.1％。
实施例3
在2000ml反应釜中加入150克二乙烯三胺，升温至80℃，滴加150克C20饱和脂肪酸酰氯和150克C18饱和脂肪酸酰氯，滴加时间为1.5小时。滴加结束后，在80℃保温2.0小时。然后在搅拌下加入450克75℃去离子水，并继续搅拌12分钟，停止搅拌，25分钟后除去底层二乙烯三胺盐酸盐水溶液(此过程温度保持在75℃)。在搅拌下再加入400克75℃去离子水，并继续搅拌12分钟，停止搅拌，25分钟后除去底层水(此过程温度保持在75℃)。将制得的样品趁热转移到1000ml圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪RV 10数显型V(IKA公司)蒸出剩余水分，所得样品在90℃通过200目筛网。冷却至28℃，切片，得到产品。烷基烯酮二聚体重量含量为94.6％。
实施例4
在2000ml反应釜中加入180克二乙烯三胺，升温至65℃，滴加100克C21饱和脂肪酸酰氯、100克硬脂酰氯和100克C19饱和脂肪酸酰氯，滴加时间为1.2小时。滴加结束后，在65℃保温2.5小时。然后在搅拌下加入400克72℃去离子水，并继续搅拌12分钟，停止搅拌，30分钟后除去底层二乙烯三胺盐酸盐水溶液(此过程温度保持在72℃)。在搅拌下再加入440克72℃去离子水，并继续搅拌12分钟，停止搅拌，30分钟后除去底层水(此过程温度保持在72℃)。将制得的样品趁热转移到1000ml圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪RV 10数显型V(IKA公司)蒸出剩余水分，所得样品在90℃通过200目筛网。冷却至25℃，切片，得到产品。烷基烯酮二聚体重量含量为94.4％。
实施例5
在2000ml反应釜中加入120克二乙烯三胺，升温至70℃，滴加300克硬脂酰氯，滴加时间为0.8小时。滴加结束后，在70℃保温1.3小时。然后在搅拌下加入380克78℃去离子水，并继续搅拌12分钟，停止搅拌，30分钟后除去底层二乙烯三胺盐酸盐水溶液(此过程温度保持在78℃)。在搅拌下再加入420克78℃去离子水，并继续搅拌12分钟，停止搅拌，30分钟后除去底层水(此过程温度保持在78℃)。将制得的样品趁热转移到1000ml圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪RV 10数显型V(IKA公司)蒸出剩余水分，所得样品在90℃通过200目筛网。冷却至25℃，切片，得到产品。烷基烯酮二聚体重量含量为94.6％。
实施例6
对比例：按CN1596252A的方法制备的烷基烯酮二聚体，其烷基烯酮二聚体重量含量为92.0％
用实施例1～5和对比例，按下述配方制备烷基烯酮二聚体分散体：
1)将实施例1～5和对比例制备的烷基烯酮二聚体各100g在75～80℃下熔融，备用。
2)在2000ml反应釜中加入20克阳离子淀粉、5克木素磺酸盐和970克水，搅拌，升温至75～80℃，加入步骤1)中的烷基烯酮二聚体熔融物，搅拌反应30分钟。
3)将步骤2)中的粗乳液借助高压均质器(APV)在200巴均质2次并冷却至25℃。得到烷基烯酮二聚体分散体。
将由此得到的烷基烯酮二聚体(AKD)分散体0.2重量％(干/干纸料)加入实验造纸机中，纸料含有40重量％的松浆硫酸盐、30重量％的麦草浆和30重量％65级碳酸钙(兖州高旭有限公司)。按抄纸工艺得到具有120g/m2基重的纸张，检测纸张Cobb值和环压指数。
Cobb值测定：
采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测定仪按GB/T 1540-1989方法检测待测纸样。
环压强度测定：
采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测待测纸样。
评判标准：Cobb值越小，抗水性越好。环压指数越大，环压强度越大，效果越好。
  样品   纸张克重/   Cobb值(60s)   环压指数/
  (g/m2)   (N·m/g)
  空白   119.8   156   3.1
  对比例   120.3   65   4.8
  实施例1   120.1   53   5.1
  实施例2   120.3   56   5.0
  实施例3   119.8   51   4.9
  实施例4   119.5   60   5.0
  实施例5   120.3   54   4.8
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～5制备的烷基烯酮二聚体，与对比例相比，具有优异抗水性，环压强度相差不大。

Claims (5)

1.一种烷基烯酮二聚体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将酰氯和二乙烯三胺反应生成胺盐和烷基烯酮二聚体，用水萃取分离得到烷基烯酮二聚体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将30～70重量份胺升温至55～85℃，然后在0.5～2小时内加入100重量份酰氯，加入完毕后继续反应0.5～3小时；
加入100～200重量份70～80℃水，混合后静置，除去底层盐溶液；
再加入100～200重量份70～80℃水，混合后静置，除去底层水；
脱水，趁热过滤，冷却，得到烷基烯酮二聚体。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的酰氯选自C16～C22饱和脂肪酸酰氯，其分子结构如下：
Figure A2009100485330002C1
R1为C14～C20直链烷基，R2为H。
4.根据权利要求1～3任一项所述方法制备的烷基烯酮二聚体。
5.根据权利要求4所述的烷基烯酮二聚体的应用，其特征在于，用于纸张施胶剂。
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