CN101690857A - 一种天然高级脂肪醇乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种天然高级脂肪醇乳液及其制备方法属于精细化工制剂技术领域。所述的一种天然高级脂肪醇乳液，其特征在于它所包括天然高级脂肪醇、石蜡、聚醚、烷基糖苷(简称APG)、增稠剂、水。制备方法步骤：A、将天然高级脂肪醇、石蜡按照比例混合后，升温到70～90℃，得到混合物(1)；B、将聚醚、APG溶于温度超过70℃的热水中，得到混合物(2)；C、然后将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备进一步乳化得粗乳液；D、再补足相应水量稀释成所需的浓度；E、用增稠剂调节产品的粘度至250～400mPa·s，即可得到天然高级脂肪醇乳液。其所制备的天然高级脂肪醇乳液在造纸的抄纸工序中具有很好的脱气性能，在造纸工业中具有很好的用途。

Description

一种天然高级脂肪醇乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种天然高级脂肪醇乳液及其制备方法。高级脂肪醇乳液可用于化妆品的配制，更可以作为消泡剂使用，在一些起泡体系中显示较好的消抑泡性能。由于消泡剂属于精细化学品添加剂，因此本发明隶属于精细化学品制剂技术领域。

背景技术

气泡及泡沫是生活和生产中常见的现象。所谓气泡，是指存在于液体或固体中的一团不溶性气体，或存在于以它们的薄膜包围的独立的气团。许多气泡聚集在一起彼此以薄膜隔开的积聚状态谓之泡沫。一般而言，纯水和纯表面活性剂不起泡。但在溶液中有表面活性剂存在，就容易产生泡沫，气泡形成后，由于分子间力的作用，其稳定性很强，常态下不易破裂。

在生活和生产中，有时泡沫的出现，给人们带来诸多不便，故必须消泡。通常采用物理消泡或化学消泡两种方式，化学消泡即使用消泡剂。消泡剂是指具有化学和界面化学消泡作用的药剂，从性能上讲应具有良好的“消泡”和“抑泡”功能。消泡剂根据活性成分分类，分为有机硅类、矿物油型、聚醚型等种类。其形态有固体型、液体型，液体型中又包括溶剂型、乳液型、本体型等。作为消泡剂应具有消泡力强、化学性质稳定、生理惰性、耐热、耐氧、抗蚀、溶气、透气、易扩散、易渗透、难溶于消泡体系且无理化影响、消泡剂用量少、高效等特点。消泡剂品种繁多，用途广泛。

在造纸过程中，含表面活性剂的水在循环过程中会产生危害性泡沫。在抄纸过程中，存在气泡会让纸上形成坑。当纸机速度提高时，空气被带入悬浮液的可能性增大，并且最终能导致纸板的多孔结构。这些缺点在封闭循环的纸机中更为明显，这是因为残留在水中的表面活性剂容易在密闭系统中积累，不利于系统脱气。从造纸工业的消泡过程来看，消泡剂要同时具备脱气、消泡和抑泡的性能，这样才能达到消除泡沫标本兼治的目的。

专利CN101130939A和专利CN101158131A介绍了两种用于造纸生产过程的聚醚类本体型消泡剂。而高级脂肪醇乳化所形成的O/W型乳液消泡剂，不论何种纸，抄纸条件如何，其都能得到广泛的应用。与高级脂肪醇类消泡剂相比，在抄纸工程中使用上述两个专利发明的消泡剂存在以下问题：1)容易混入抄纸内形成斑点，从而提高施胶剂的添加量，使成品纸的质量降低；2)不易均匀地分散在白水中，易与无机物形成沉淀；3)高温时的消泡性能较差；4)价格较高。

从脂肪醇的合成方法上看，脂肪醇分为合成脂肪醇和天然脂肪醇，合成脂肪醇通过齐格勒方法和羰基合成法合成，而天然脂肪醇一般都是从油脂中提取出来的，合成脂肪醇是天然脂肪醇价格的3倍。因此，研究天然脂肪醇乳液的脱气性能具有现实的价值。

通常，使用O/W型脂肪醇乳液产品需要快速地从贮存容器中抽出，并通过使用简单的化学泵获得稳定的流出量。但是，一般包含高级脂肪醇的水包油型乳液在贮存期间有液状晶体或胶体形成，从而导致乳液粘度变大，流动性变差，不利于使用。

专利CN1781574A介绍了制备合成脂肪醇乳液的方法，它用异构伯醇与环氧乙烷形成的聚醚作为乳化高级脂肪醇的乳化剂。该专利涉及的原料价格较高。US5744066介绍用异辛基酚聚氧乙烯醚以及硫酸化物作为乳化剂乳化高级脂肪醇、脂肪酸酯等的混合物。US5807502介绍用C₆-C₁₈的1，2-二醇与环氧乙烷加成的反应产物作为乳化脂肪醇的乳化剂。这两个专利方法制备的高级脂肪醇乳液，得到的乳液仍不稳定。这些专利没有对如何降低高级脂肪醇的使用成本和提高乳液的稳定性做出根本解决。

本发明针对已有技术中脂肪醇乳液不稳定、适用性差、成本高的缺陷，提出了一种天然高级脂肪醇制备成稳定乳液的方法，它是将天然高级脂肪醇、石蜡、聚醚类乳化剂、烷基糖苷、增稠剂和分散介质水通过复配增效制备稳定乳液，不仅降低了使用成本，而且能得到稳定的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然高级脂肪醇乳液及其制备的方法，所制备的天然高级脂肪醇乳液在造纸的抄纸工序中具有很好的脱气性能，在造纸工业中具有很好的用途。

技术方案：

本发明人经过大量的实验研究，将烷基糖苷和聚醚两类表面活性剂作为乳化剂用于脂肪醇乳液复配，得到了稳定的脂肪醇乳液。上述乳化剂在乳液复配中主要起到两大作用：1)降低油水两相的界面张力使乳状液更易形成；2)乳液形成后，稳定分散相防止颗粒聚结。

本发明所制备的天然高级脂肪醇乳液，由以下组分组成：

1、天然高级脂肪醇。天然高级脂肪醇最早是由鲸蜡制取的，所得的混合脂肪醇经磺化中和后成为硫酸盐，是最早的一种阴离子洗涤剂。其后开发利用以来源比较丰富的椰子油、棕榈油和牛油为原料，水解所得脂肪酸再还原为醇，统称为天然脂肪醇。本发明所述的天然高级脂肪醇包括：C₈-C₁₀醇、C₈-C₁₄醇、C₈-C₁₈醇、C₁₂-C₁₄醇、C₁₂-C₁₈醇、C₁₄-C₁₆醇、C₁₆-C₁₈醇、C₈醇、C₁₀醇、C₁₂醇、C₁₄醇、C₁₆醇、C₁₈醇、C₂₀醇、C₂₂醇、C₂₄醇、C₂₆醇和C₂₈醇，这些脂肪醇可以单独使用或以任意比例混合使用。

2、石蜡。本发明中可使用的石蜡包括天然蜡，如从原油、沥青或化石中提取的普通固体石蜡和褐煤蜡，也包括天然酯、天然酮、天然C_16～32脂肪酸或天然C_16～32脂肪醇的酯类化合物，例如硬脂酸十八醇酯、山嵛酸硬脂醇酯、山嵛酸山嵛醇酯、硬脂酮、甘油三硬脂酸酯、甘油三山嵛酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、氢化蓖麻油、芥子酸酰胺，加洛巴蜡和蜂蜡。本发明所述的石蜡优选为熔点大于50℃的普通固体石蜡。如果天然高级脂肪醇的用量以质量100份计，则石蜡的用量选择40～70份。

3、聚醚。聚醚是由起始剂与环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)通过化学反应所得的产物。所述的聚醚用如下结构通式表示：

MO(EO)_x(PO)_yH

M为制备聚醚的起始剂的基团，M包括烷基和苯环，下标x和y为环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)的聚合度，x为1～200的整数，y为0～100的整数。

如果M为烷基，则M为碳原子数为4～20的直链或支链的烷基，包括正丁基、异丁基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基。

如果M为苯环，则用如下结构式表示：

R₁为苯环上的取代基，为碳原子数4～20的直链烷基，其在苯环上的位置不限。

优选M为碳原子数6～12的直链烷基。如果天然高级脂肪醇的用量以质量100份计，则所述的聚醚的用量为1～3份。

4、烷基糖苷。烷基糖苷简称APG，是一种新型的非离子表面活性剂。它同时具有非离子和阴离子表面活性剂的许多特点。该表面活性剂绿色、天然、低毒、低刺激，易生物降解，环境友好；表面张力低，临界胶束浓度低，表面活性高；复配性能优异，能与所有的表面活性剂混配。本发明使用的APG的结构式如下：

式中R为碳原子数为8～16的直链或支链的烷基，下标n为聚合度，其平均值为1.1～3。

如果天然高级脂肪醇的用量以质量100份计，则APG的用量为0.5～3份。

5、增稠剂。增稠剂的作用是提高乳液的稳定性。增稠剂的种类很多，其包括天然的和合成的，本发明所述的增稠剂为汉生胶、瓜尔胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或丙烯酸酯类，优选丙烯酸酯类的增稠剂，用量根据实际所需粘度进行调整，一般粘度调节至250～400mPa·s。

6、水。包含粗乳液制备过程用水和稀释用水，以天然高级脂肪醇的质量100份计，则粗乳液制备过程中水的用量为200～300份。而最后稀释时按照所需浓度补足相应水量。

将上述组分按如下方法制备天然高级脂肪醇乳液：将天然高级脂肪醇、石蜡按照比例混合后，升温到70～90℃，得到混合物(1)；将聚醚、APG溶于温度超过70℃的热水中，得到混合物(2)；然后将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备进一步乳化获得粗乳液，适用的高剪切设备包括均质机、胶体磨、高速分散机、高速乳化机等；再补足相应水量稀释成所需的浓度；最后，用增稠剂调节产品的粘度至250～400mPa·s，即可得到本发明制备的天然高级脂肪醇乳液。最终乳液的浓度为10～30％为宜。

实施例1：

取C₁₄-C₁₆醇100份，固体石蜡50份，将上述原料混合熔化后搅拌升温至70℃，得混合物(1)。取聚醚(M为十二烷基，x＝60，y＝0)1份、APG0.5份加入到200份80℃的水中，得混合物(2)。将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备，并用水稀释至浓度为30％的乳液，最后加入增稠剂聚甲基丙烯酸酯调节其粘度为286mPa·s后即可。实施例2：

取C₁₈醇100份，固体石蜡40份，将上述原料混合熔化后搅拌升温至90℃，得混合物(1)。取聚醚(M为正辛基，x＝40，y＝0)2份、APG 2.3份加入到250份70℃的水中，得混合物(2)。将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备，并用水稀释至浓度为25％的乳液，最后加入增稠剂聚甲基丙烯酸酯调节其粘度为275mPa·s后即可。

实施例3：

取C₂₄醇100份，固体石蜡70份，将上述原料混合熔化后搅拌升温至90℃，得混合物(1)。取聚醚(M为正己基，x＝90，y＝30)2.5份、APG1份加入到300份90℃的水中，得混合物(2)。将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备，并用水稀释至浓度为30％的乳液，最后加入增稠剂聚甲基丙烯酸酯调节其粘度为302mPa·s后即可。

实施例4：

取C₁₆-C₁₈醇和C₁₄-C₁₆醇各50份，固体石蜡55份，将上述原料混合熔化后搅拌升温至85℃，得混合物(1)。取聚醚(M为十四烷基，x＝40，y＝0)2份、APG 0.8份加入到200份85℃的水中，得混合物(2)。将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备，并用水稀释至浓度为30％的乳液，最后加入增稠剂聚甲基丙烯酸酯调节其粘度为325mPa·s后即可。

对比例1：

取C₁₄-C₁₆醇100份，固体石蜡50份，将上述原料混合熔化后搅拌升温至70℃，得混合物(1)。取聚醚(M为十二烷基，x＝60，y＝0)1份，加入到200份80℃的水中，得混合物(2)。将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备，并用水稀释至浓度为20％的乳液，最后加入增稠剂聚甲基丙烯酸酯调节其粘度为293mPa·s后即可。

乳液制备完成后将其分成三份分别放置于10℃、25℃、40℃下1个月分别进行粘度跟踪测试。表1为乳液粘度测试情况：

表1乳液粘度测试结果

注：以上粘度测试用NDJ-8型粘度仪。

从表1看到，实施例1～4制备的乳液在不同温度下，在一个月内都保持了相对的稳定性，而对比例1制备的乳液却在放置过程中出现粘度升高的现象，表现出储存不稳定性。

对实施例中制备的乳液与市场上现有产品外样1进行消抑泡性能测试对比，测试结果如表2所示：

表2消抑泡性能测试结果

注：以上消抑泡性能测试条件为，自制白水；循环鼓泡；流量：7L/min；白水温度：40℃；添加量：各实施例乳液等固含量添加。

从表2看到，实施例中制备的乳液在上述测试条件下与市场上的现有产品相比均表现出较好的消抑泡性能。

Claims (4)

1.一种天然高级脂肪醇乳液，其特征在于它包括以下组分：

(1)天然高级脂肪醇，包括C₈-C₁₀醇、C₈-C₁₄醇、C₈-C₁₈醇、C₁₂-C₁₄醇、C₁₂-C₁₈醇、C₁₄-C₁₆醇、C₁₆-C₁₈醇、C₈醇、C₁₀醇、C₁₂醇、C₁₄醇、C₁₆醇、C₁₈醇、C₂₀醇、C₂₂醇、C₂₄醇、C₂₆醇和C₂₈醇，它们单独使用或以任意比例混合使用；

(2)石蜡，为熔点大于50℃的普通固体石蜡，以天然高级脂肪醇的质量100份计，所述的石蜡用量为40～70份；

(3)聚醚，其分子结构通式如下：

MO(EO)_x(PO)_yH

其中：M为碳原子数为4～20烷基或苯环；x和y为环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)的聚合度，x为1～200的整数，y为0～100的整数；以天然高级脂肪醇的质量100份计，所述的聚醚用量为1～3份；

(4)烷基糖苷，简称APG，分子结构式如下：

其中：R为碳原子数为8～16烷基；下标n为聚合度，其平均值为1.1～3；以天然高级脂肪醇的质量100份计，则APG的用量为0.5～3份；

(5)增稠剂，选自汉生胶、瓜尔胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或丙烯酸酯类，用量根据实际效果确定；

(6)水，包含粗乳液制备用水和稀释用水，以天然高级脂肪醇的质量100份计，则粗乳液制备用水的用量为200～300份，稀释用水根据所需浓度补足。

2.权利要求1所述的一种天然高级脂肪醇乳液，其中(3)所述的聚醚分子结构中M为苯环时，用如下结构式表示：

其中：R₁为苯环上的取代基，为碳原子数4～20的直链烷基，其在苯环上的位置不限。

3.权利要求1、2所述的一种天然高级脂肪醇乳液，其特征在于(3)所述的聚醚分子结构中M为碳原子数6～12的直链烷基。

4.一种权利要求1所述的天然高级脂肪醇乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将天然高级脂肪醇、石蜡按照比例混合后，升温到70～90℃，得到混合物(1)；

B、将聚醚、APG溶于温度超过70℃的热水中，得到混合物(2)；

C、将混合物(1)缓慢加入混合物(2)中，然后过高剪切设备进一步乳化获得粗乳液；

D、补足相应水量稀释成所需浓度的乳液；

F、用增稠剂调节产品的粘度至250～400mPa·s，即可得到天然高级脂肪醇乳液。