CN101942152B - 氧化聚乙烯蜡微乳液组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，它含有5～40重量％氧化聚乙烯蜡、2～20重量％非离子表面活性剂、0.1～5重量％阳离子表面活性剂、0～5重量％助乳化剂和40～92重量％水，以该氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的总重量为基准。本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物外观透明、分散性和稳定性良好，与常规氧化聚乙烯蜡微乳液相比具有更好的耐酸稳定性和应用性能。本发明氧化聚乙烯蜡微乳液组合物有效地提高针织物的缝纫平滑性。

Description

氧化聚乙烯蜡微乳液组合物

技术领域

本发明涉及氧化聚乙烯蜡微乳液组合物、制备方法及其应用。

背景技术

氧化聚乙烯蜡是聚乙烯蜡通过氧化，引入极性集团如-COOH、-OH、-CO-等的改性产品。氧化聚乙烯蜡与聚乙烯蜡相比，具有较好的乳化性能。近年来，由于微乳液技术的发展，氧化聚乙烯蜡乳液的制备成为助剂工作者研究开发的热点。氧化聚乙烯蜡微乳液由于其优良的性能，在皮革、造纸、纺织和日用化工等领域均有极为广泛的应用，在皮革、造纸、纺织和日用化工等领域应用时经常需要在酸性条件下使用。

中国广东纺织职业技术学院发表CN 101289540(2008)专利，申请公开了一种氧化聚乙烯蜡微乳液的制备方法。该方法采用两种特定的非离子表面活性剂，添加氢氧化钾、亚硫酸氢钠，在高温高压下将氧化聚乙烯蜡乳化成微乳液。该专利申请选用的氧化聚乙烯蜡原料为日本三井公司和美国霍尼韦尔公司出品。

本发明人通过大量实验，发现上述专利制得的氧化聚乙烯蜡微乳液在稳定性和应用性能上存在缺陷。例如其成品的耐酸稳定性较差，少量的pH值的降低，可导致微乳液的絮凝甚至凝结；而成品微乳液的阴离子性微乳液粒子未能有效吸引并粘附于目标物表面，只有加大用量才能达到所需的应用效果。残留于溶液中的蜡乳液粒子不仅未能获得利用，而且加重废水治理的难度。上述缺陷有待改进。

本发明人通过大量试验，惊喜地发现采用非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂以及任选的助乳化剂可以在中性和酸性条件下对氧化聚乙烯蜡进行乳化。本发明所制得的氧化聚乙烯蜡微乳液为阳离子性微乳液，具有良好的耐酸稳定性。与上述专利所制得的成品相比，本发明的微乳液在乳化剂用量较少时即可达到所需的应用效果。

专利所用乳化剂和助乳化剂均为常规工业产品，适应于推广生产。

发明内容

本发明的目的在于开发研究一种氧化聚乙烯蜡微乳液的组合物，以提高其稳定性。

本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物含有：

氧化聚乙烯蜡         5～40重量％，

非离子表面活性剂     2～20重量％，

阳离子表面活性剂     0.1～5重量％，

助乳化剂             0～5重量％，

水                   40～92重量％，

以该氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的总重量为基准。

本发明还提供氧化聚乙烯蜡微乳液组合物在针织物缝纫上的应用。

本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物外观透明，分散性和稳定性良好，在皮革、造纸、纺织和日用化工等领域均有极为广泛的应用价值，特别是纺织品的缝纫领域中。

具体实施方式

本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物含有：

氧化聚乙烯蜡        5～40重量％，

非离子表面活性剂    2～20重量％，

阳离子表面活性剂    0.1～5重量％，

助乳化剂            0～5重量％，

水                  40～92重量％，

以该氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的总重量为基准。

在一个优选的实施方式中，本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物含有：

氧化聚乙烯蜡      15～30重量％，

非离子表面活性剂  5～15重量％，

阳离子表面活性剂  0.1～3重量％，

助乳化剂          0～3重量％，

水                49～79.9重量％，

以该氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的总重量为基准。

本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物可使用不同规格的氧化聚乙烯蜡。本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物使用的原料氧化聚乙烯蜡，包括德国Clariant公司、BASF公司，美国Honeywell公司和日本Mitsui公司产品。其产品规格为：数均分子量1000-10000，优选2000-6000；熔点范围88-133℃，优选为100℃-120℃；酸值范围5-40mgKOH/g，优选为10-30mgKOH/g。

在实施例中使用的典型氧化聚乙烯蜡的牌号和性质列于表1

表1

本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物中所用的非离子表面活性剂，例如包括：

①.脂肪醇聚氧乙烯醚

式中：n＝12-18，m＝1-50；

②.脂肪酸聚氧乙烯醚

式中：n＝12-18，m＝1-50；

③.脂肪胺聚氧乙烯醚

式中：n＝12-18，p+q＝1-50；或它们的混合物。

在一个优选的实施方式中，上述的非离子表面活性剂是重量比为4∶1～1∶4，所述的亲油性非离子表面活性剂是聚氧乙烯链段长度为1-10，优选为3-8的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚或脂肪胺聚氧乙烯醚，所述的亲水性非离子表面活性剂是聚氧乙烯链段长度为10-50，优选为10-30的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚或脂肪胺聚氧乙烯醚。

本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物中所用的阳离子表面活性剂例如包括：

①单长链烷基季胺盐型阳离子表面活性剂

式中：a＝12-18；b、c、d＝1-4；Y为Cl^-、Br^-或者CH₃SO₄ ^-，其中b、c、d优选1，

②双长链烷基季胺盐型阳离子表面活性剂

式中：a＝12-18；b＝12-18；c、d＝1-4；Y为Cl^-、Br^-或者CH₃SO₄ ^-，其中c、d优选1，

③咪唑啉季胺盐型阳离子表面活性剂

式中：n＝12-18；m＝2；Y为Cl^-、Br^-或者CH₃SO₄ ^-。

本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物中所用的水，优选为去离子水或蒸馏水。

在一个优选的实施方式中，本发明的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物中还含有不超过5重量％，以该氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的总重量为基准，该助乳化剂包括：

1)脂肪酸

式中n＝12-18；

2)脂肪酸一元醇酯

式中n＝12-18，m＝1-10，其中m优选1-5；

3)乙二醇脂肪酸酯

式中n＝12-18；

4)丙三醇脂肪酸酯

式中n＝12-18；或它们的混合物。

本发明氧化聚乙烯蜡微乳液组合物需要根据不同规格的氧化聚乙烯蜡的熔点，选择不同的乳化方法。

氧化聚乙烯蜡熔点在88-105℃可选用常压乳化法，将乳化剂、蜡、助乳化剂加入乳化釜中，加热混合物至100-120℃，使所有物料熔融。将熔融物冷却至90-100℃，缓慢加入2/3量的等温热水，同时高速搅拌，保温10分钟至2个小时。迅速冷却乳化物至50℃以下，将剩余的1/3量的冷水加入，搅拌均匀后出料。

氧化聚乙烯蜡熔点在100-115℃时可选用高温高压混合乳化法，将乳化剂、蜡、助乳化剂和水加入乳化釜中，加热至所需温度。到达所需温度后，保持充分搅拌，保温30分钟至2个小时。迅速冷却乳化物至50℃以下，停止搅拌后出料。

实施例

下列实施例所用到的乳化釜规格如下

表2

名称	最高温度	容积	加热方式	工作压力范围	搅拌速度
						搅拌耐压反应釜	140℃	20L	油浴	≤0.4MPa	100-400转/分钟
搅拌搪瓷反应釜	130℃	1T	蒸汽	≤0.3MPa	50-200转/分钟

实施例1

表3

乳化配方：

乳化方法：

将2.500公斤OA 2、0.374公斤月桂醇聚氧乙烯醚(3EO)、0.826公斤月桂醇聚氧乙烯醚(20EO)、0.1000公斤十二烷基三甲基氯化铵、0.210公斤月桂酸和5.990公斤水加入高温高压乳化釜，将物料在高温高压下加热到115℃，保持一定搅拌使其热交换充分，保温30分钟，降温至50℃出料。

实施例2

表4

乳化配方：

乳化方法：

将2.000公斤的A-C 629A、0.748公斤的十二烷基胺聚氧乙烯醚(20EO)、0.423公斤的十八烷基胺聚氧乙烯醚(5EO)和0.180公斤的十六烷基三甲基氯化铵加入乳化釜中，将物料在高温下加热到105℃使其熔融，将物料降温至100℃左右，将1/4的98℃的热水在30分钟左右的时间内缓慢的加入乳化釜，并保持高速搅拌，将1/3的90℃的热水在在20分钟的时间内加入乳化釜，同时保持高速搅拌，将物料迅速冷却至70℃，将剩余的5/12的冷水加入乳化釜，降低搅拌速度，冷却至50℃以后出料。

实施例3

表5

乳化配方：

乳化方法：

将0.25公斤棕榈酸聚氧乙烯醚(5EO)、0.75公斤月桂酸聚氧乙烯醚(20EO)、0.05公斤十二烷基三甲基氯化铵、0.22公斤棕榈酸、2.4公斤Licowax PED 522和6.33公斤的水加入乳化釜中，将物料在高温高压下加热到115℃，保持一定搅拌使其热交换充分，保温30分钟，降温至50℃出料。

实施例4

表6

乳化配方：

乳化方法：

将0.71公斤的十二烷基胺聚氧乙烯醚(15EO)、0.34公斤的棕榈酸聚氧乙烯醚(5EO)、0.31公斤的十六烷基三甲基氯化铵、3公斤的Hi-Wax 4052E和5.64公斤的水加入反应釜中，将物料在高温高压下加热到120℃并保持充分的搅拌，保温1个小时，降温至50℃左右出料。

实施例5

表7

乳化配方：

乳化方法：

将75公斤月桂酸聚氧乙烯醚(15EO)、25公斤硬脂酸聚氧乙烯醚(5EO)、10公斤十四烷基三甲基氯化铵、11公斤月桂酸、200公斤Licowax PED 522和679公斤的水加入乳化釜中，将物料在高温高压下加热到120℃，保持一定搅拌使其热交换充分，保温30分钟，降温至50℃出料

实施例6

表8

乳化配方：

乳化方法：

将0.57公斤月桂酸聚氧乙烯醚(30EO)、0.69公斤硬脂酸聚氧乙烯醚(5EO)、0.16公斤十七烷基二羟基乙基咪唑啉季铵盐、0.08公斤硬脂酸丙三醇脂、1.8公斤

OA 5和6.7公斤的水加入乳化釜中，将物料在高温高压下加热到120℃保持一定搅拌使其热交换充分，保温30分钟，降温至50℃出料

本发明氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的物性测试例

物性测试包括：粒径测试、离心稳定性、耐酸稳定性和放置稳定性。

所测的本发明氧化聚乙烯蜡微乳液成品，来自实施例1-6，所测的参比成品为CN 101289540专利的制备成品。

粒径测试标准为：GB/T 19077.1-2003粒度分析激光衍射法。

离心稳定性为：3000rpm/min离心30分钟。

耐酸稳定性为：逐渐添加酸调节pH值逐渐下降，记录出现絮凝或凝结的pH值。

放置稳定性为：放置6个月，观察成品是否有分层和沉淀。

表9

表10

由表9、表10中数据可见，本发明氧化聚乙烯蜡微乳液具有微乳液的特征，并且具有良好的稳定性。尤为惊喜的是，本发明氧化聚乙烯蜡微乳液组合物具有良好的耐酸稳定性。

本发明氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的缝纫平滑性测试例

试验方法：使用氧化聚乙烯蜡微乳液组合物对纯棉针织物进行整理，然后用高速平缝机对针织物进行缝纫试验，统计缝纫结束后织物上的破洞数目，并计算出破洞率

试验织物：纯棉针织物

试验机器：高速平缝机

缝纫针数：6000针

统计数据：破洞率＝织物上的破洞数/缝纫针数

整理工艺：40℃×20min

整理用量：2％owf、4％owf

整理浴比：织物∶水＝1∶10

表11

由表11可见，本发明氧化聚乙烯蜡微乳液组合物具有良好的应用性能，同常规的氧化聚乙烯蜡微乳液相比在较低的用量就可以获得所需的缝纫平滑性。

Claims (9)

1.一种氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，它含有：

以该氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的总重量为基准；

所述的非离子表面活性剂包括：

①.脂肪醇聚氧乙烯醚

式中：n=12-18，m=1-50；

②.脂肪酸聚氧乙烯醚

式中：n=12-18，m=1-50；

③.脂肪胺聚氧乙烯醚

式中：n=12-18，p+q=1-50；或它们的混合物；所述的非离子表面活性剂是重量比为4：1～1：4的亲油性非离子表面活性剂和亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述的亲油性非离子表面活性剂是聚氧乙烯链段长度为3-8的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚或脂肪胺聚氧乙烯醚，所述的亲水性非离子表面活性剂是聚氧乙烯链段长度为10-50的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚或脂肪胺聚氧乙烯醚。

2.如权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，其特征在于，它含有：

以该氧化聚乙烯蜡微乳液组合物的总重量为基准。

3.如权利要求1或2所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，其特征在于，所述氧化聚乙烯蜡的数均分子量为1000～10000；熔点为88～133℃；酸值为5～40mgKOH/g。

4.如权利要求1或2所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，其特征在于，所述氧化聚乙烯蜡的数均分子量为2000～6000；熔点为105℃～115℃；酸值为15～30mgKOH/g。

5.如权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的亲水性非离子表面活性剂是聚氧乙烯链段长度为10-30的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚或脂肪胺聚氧乙烯醚。

6.如权利要求1或2所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的阳离子表面活性剂包括：

①单长链烷基季胺盐型阳离子表面活性剂

式中：a=12-18；b、c、d=1-4；Y为Cl^-、Br^-或者CH₃SO₄ ^-，

②双长链烷基季胺盐型阳离子表面活性剂

式中：a=12-18；b=12-18；c、d=1-4；Y为Cl^-、Br^-或者CH₃SO₄ ^-，

③咪唑啉季胺盐型阳离子表面活性剂

式中：n=12-18；m=2；Y为Cl^-、Br^-或者CH₃SO₄ ^-。

7.如权利要求1或2所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，其特征在于，所述助乳化剂包括：

1）脂肪酸

式中n=12-18；

2）脂肪酸一元醇酯

式中n=12-18，m=1-10；

3）乙二醇脂肪酸酯

式中n=12-18；

4）丙三醇脂肪酸酯

式中n=12-18；或它们的混合物。

8.如权利要求1或2所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的水为去离子水。

9.如权利要求1-8中任一项所述的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物在针织物缝纫上的应用。