CN101967774B - 一种纸张涂布润滑剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸张涂布润滑剂，由如下质量百分比的原料制成：硬脂酸35％～57％；改性剂1～23％；分散剂0.5％～3％；碱化剂5％～15％；乳化剂1％～7％；水为余量。本发明还公开了该纸张涂布润滑剂的制备方法，包括：将硬脂酸和改性剂加热到80℃-98℃的熔融状态，在搅拌状态下加入碱化剂和分散剂，混合均匀，再加入乳化剂的水溶液，在80℃-98℃反应1h-6h，冷却出料，制得纸张涂布润滑剂。本发明的纸张涂布润滑剂具有粒径小、固含量高、粘度低的优点，使用中更易分散，而且稳定性好，更适合高速涂布工艺。

Description

一种纸张涂布润滑剂

技术领域

本发明涉及造纸化学品技术领域，具体涉及一种纸张涂布润滑剂。

背景技术

近年来涂布纸的需求量不断增大，在涂布过程中，为了促进涂料的流动性和流平性，以增进涂层的平滑度及光泽度，需要在涂料中使用润滑剂。润滑剂的使用能增进涂布纸的印刷适应性，防止脱粉、龟裂及剥皮现象的产生，以达到改善涂布、提高成品纸品质的目的。目前最广泛使用的纸张涂布润滑剂是以硬脂酸皂为代表的水不溶性金属皂类表面活性剂。硬脂酸皂不溶于水，所以要将其配置成分散液(俗称SCD分散液)才能添加到涂料中。

但是现有技术中的硬脂酸皂润滑剂普遍存在硬脂酸皂含量低、粘度高、乳化剂用量大等缺陷，还存在稳定性差、用量多、使用中不易分散等不足。

美国专利US4676836中采用非离子乳化剂和阴离子乳化剂复配、同时加入尿素填充的方法制备了固含量(重量百分比，下同)为50％～75％的SCD分散液，但硬脂酸皂的有效含量却在35％以下。而且，由于尿素的添加使制品在储存过程中容易返黄，在高速涂布时易粘滚、龟裂等。

中国专利ZL 200710046599.2中采用聚羧酸盐、蒙脱土和纤维素醚等替代了尿素，制备了固含量为55％～75％的SCD分散液，将硬脂酸皂的有效含量提高到40％～50％。但是依然存在乳化剂用量过大的问题，导致成本过高、且在涂布过程中易形成泡沫而影响涂布作业和成纸质量。

发明内容

本发明提供了一种固含量高、稳定性好且易于分散的纸张涂布润滑剂。

本发明还提供了一种纸张涂布润滑剂的制备方法，该方法操作简单，适于工业化生产。

一种纸张涂布润滑剂，由如下质量百分比的原料制成：

硬脂酸    35％～57％；

改性剂    1～23％；

分散剂    0.5％～3％；

碱化剂    5％～15％；

乳化剂    1％～7％；

水为余量。

本发明选用特定的原料及原料用量，制成的纸张涂布润滑剂固含量高、稳定性好且易于分散。本发明研究发现，所选用的特定原料中，当硬脂酸的用量高于57％、改性剂的用量低于1％时，体系粘度较大，容易粘壁；反之，又会影响润滑剂中主要有效成分硬脂酸盐的含量，造成使用性能的下降。当碱化剂用量过大，高于15％时，产品容易分层；用量过小，低于5％时，脂肪酸反应不充分，脂肪酸的残留会造成体系粘度的增加。当分散剂和乳化剂用量过大，分散剂用量高于3％，乳化剂用量高于7％时，产品成本上升，同时在生产、运输和使用过程中容易产生气泡；用量过小，分散剂用量低于0.5％，乳化剂用量低于1％时，体系稳定性变差。

所述的纸张涂布润滑剂优选由如下质量百分比的原料制成：

硬脂酸    37％～52％；

改性剂    3％～18％；

分散剂    0.8％～2.5％；

碱化剂    6％～13.5％；

乳化剂    2％～5.5％；

水为余量。

所述的纸张涂布润滑剂进一步优选由如下质量百分比的原料制成：

硬脂酸    39％～47％；

改性剂    5％～13％；

分散剂    1％～2％；

碱化剂    6.5％～10％；

乳化剂    3％～5％；

水为余量。

所述的改性剂选用油酸、椰子油酸、大豆油脂肪酸等中的一种或多种，选用多种时其中各种的用量并没有严格的限定，可以选用任意比例，优选油酸、椰子油酸中的一种或两种，更优选椰子油酸。

所述的分散剂选用烷基酚聚氧乙烯醚(包括OP型即辛基酚聚氧乙烯醚型、NP型即壬基酚聚氧乙烯醚型和TX型乳化剂，如NP-10等)、C₈～C₂₅的脂肪醇聚氧乙烯醚、C₈～C₂₅的脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇单脂肪酸酯(即司盘型乳化剂，如span-60等)、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物等中的一种或多种，选用多种时其中各种的用量并没有严格的限定，可以选用任意比例，优选烷基酚聚氧乙烯醚、C₈～C₂₅的脂肪醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇单脂肪酸酯、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或多种，更优选烷基酚聚氧乙烯醚与失水山梨醇单脂肪酸酯任意比例的混合物或聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物与失水山梨醇单脂肪酸酯任意比例的混合物。

所述的碱化剂选用氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙等中的一种或多种，选用多种时其中各种的用量并没有严格的限定，可以选用任意比例，优选氢氧化钙、氧化钙中的一种或两种，更优选氢氧化钙。

所述的乳化剂选用聚氧乙烯失水山梨醇单脂肪酸酯(即吐温型乳化剂，如tween-80等)、失水山梨醇单脂肪酸酯、烷基酚磺酸盐聚氧乙烯醚、磺基甜菜碱等中的一种或多种，选用多种时其中各种的用量并没有严格的限定，可以选用任意比例，优选聚氧乙烯失水山梨醇单脂肪酸酯、烷基酚磺酸盐聚氧乙烯醚中的一种或两种，更优选聚氧乙烯失水山梨醇单脂肪酸酯与烷基酚磺酸盐聚氧乙烯醚两种的混合物。为了达到更好地效果，聚氧乙烯失水山梨醇单脂肪酸酯与烷基酚磺酸盐聚氧乙烯醚的质量比为1∶0.8～1.5，优选1∶0.9～1.2，更优选1∶1。

所述的纸张涂布润滑剂的制备方法，包括步骤：

将硬脂酸和改性剂加热到80℃～98℃的熔融状态，在搅拌状态下加入碱化剂和分散剂，混合均匀，再加入乳化剂的水溶液，在80℃～98℃反应1h～6h，冷却出料，制得纸张涂布润滑剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明纸张润滑剂的粒径可达0.3微米～1微米，固含量可达40％～72％，粘度可达50mPa.s～350mPa.s，pH值为9～12。与现有纸张润滑剂相比：不仅粒径小、固含量高、粘度低，使用中易于分散，更适用于高速涂布工艺；而且具有良好的机械、化学稳定性，不返黄。另外，高的固含量也可以节约运输成本。

现有不加改性剂的纸张润滑剂容易粘结在器壁上，不易倒出，且粘壁物不易洗涤，本发明加入改性剂的纸张润滑剂的粘壁性得到大大改善。这主要是因为改性剂能够与碱化剂反应生成具有消泡作用的皂化产物，如油酸与碱化剂反应生成的油酸皂具有消泡作用，泡沫的减少可以有效防止结皮的产生，因而使粘壁性得到大大改善。

本发明纸张润滑剂中乳化剂的用量较少，更利于节约生成成本。

本发明纸张润滑剂的制备方法操作简单且无需特殊设备，成本低，适于工业化生产。

具体实施方式

实施例1：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入390g的硬脂酸和130g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至85℃恒温直到体系成熔融状态时再加入85g的氢氧化钙、7.5g OP-10和7.5gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有20g Tween-60和20g NP-10的磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入240g去离子水，85～98℃反应3.5h。停止反应后，自然冷却降至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

NP-10的磺酸盐由常规的磺化反应方法制得，具体过程如下：在烧瓶中加入NP-10，用冰水冷却至5℃，并加入浓硫酸进行磺化反应(浓硫酸过量为宜)，反应结束后加入质量百分浓度为95％的乙醇，再用氢氧化钠调节pH值至7.5左右，析出硫酸钠，然后用离心的方法分离出硫酸钠，加热去除乙醇和反应过程生成的水，得到NP-10的磺酸钠盐。如无特别说明，以下实施例中的磺化方法也按照相同方法进行，具体用量依每次实施例用量而定。

通过下列方法和仪器对本发明制备的润滑剂的各项指标性能进行检测：润滑剂的固含量通过样品在120℃的高温烘箱中干燥4小时测定；润滑剂的粘度采用NDJ-1型粘度计进行测定，测定温度为25℃；润滑剂的pH值采用PHS-3C型pH计进行测定；润滑剂的粒径采用BT-9300H型激光粒度仪进行测定。如无特别说明，以下实施例也按照相同方法测定。

制得的润滑剂固含量为63.1％，粘度为55mPa.s，pH为10.1，粒径为0.44μm。

实施例2：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入390g的硬脂酸和50g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至90℃恒温直到体系成熔融状态时加入65g的氢氧化钙、5g OP-10和10gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有20g Tween-80和20g NP-15磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入340g去离子水，90～98℃反应2h。停止反应后，自然冷却降至55℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

NP-15磺酸盐的制备除了将NP-10替换成NP-15之外，其余操作同实施例1。

制得的润滑剂固含量为53.7％，粘度为50mPa.s，pH为9.1，粒径为0.30μm。

实施例3：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入520g的硬脂酸和30g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至81℃恒温直到体系成熔融状态时加入100g的氢氧化钙、5g OP-10和3gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有20g Tween-40和20g OP-10磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入202g去离子水，83～98℃反应5h。停止反应后，自然冷却降至55℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

OP-10磺酸盐的制备除了将NP-10替换成OP-10之外，其余操作同实施例1。

制得的润滑剂固含量为66.7％，粘度为185mPa.s，pH为10.8，粒径为0.71μm。

实施例4：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入430g的硬脂酸和90g的油酸，开启搅拌器，升温至80℃恒温直到体系成熔融状态时加入100g的氢氧化钙、10g OP-30和5gSpan-80，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有20g Tween-60和20g TX-15磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入225g去离子水，80～98℃反应6h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

TX-15磺酸盐的制备除了将NP-10替换成TX-15之外，其余操作同实施例1。

制得的润滑剂固含量为65.2％，粘度为95mPa.s，pH为9.8，粒径为0.48μm。

实施例5：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入430g的硬脂酸和90g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至92℃恒温直到体系成熔融状态时加入85g的氢氧化钙、5g OP-10和10gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有35g Tween-60和35g NP-20磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入210g去离子水，92～98℃反应1h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

NP-20磺酸盐的制备除了将NP-10替换成NP-20之外，其余操作同实施例1。

制得的润滑剂固含量为65.8％，粘度为105mPa.s，pH为9.5，粒径为0.76μm。

实施例6：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入440g的硬脂酸和100g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入150g的氢氧化钙、15g OP-10和5gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有20g Tween-60和20g OP-20磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入210g去离子水，88～98℃反应4h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

OP-20磺酸盐的制备除了将NP-10替换成OP-20之外，其余操作同实施例1。

制得的润滑剂固含量为72％，粘度为315mPa.s，pH为12，粒径为0.81μm。

实施例7：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入370g的硬脂酸和180g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至89℃恒温直到体系成熔融状态时加入135g的氢氧化钙、20g聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物和5gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有10g Tween-60和10g NP-10磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入210g去离子水，89～98℃反应3h。停止反应后，自然冷却降至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为70.3％，粘度为150mPa.s，pH为11.7，粒径为0.68μm。

实施例8：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入430g的硬脂酸和90g的油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入85g的氢氧化钙、3g OP-10和12gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有20g Tween-40和20g OP-20磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入240g去离子水，88～98℃反应5h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为63.4％，粘度为60mPa.s，pH为10.1，粒径为0.45μm。

实施例9：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入430g的硬脂酸和90g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入85g的氢氧化钙、8g OP-10和2gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有15g Tween-60和15g OP-10磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入255g去离子水，88～98℃反应4.5h。停止反应后，自然冷却降至50℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为62.1％，粘度为65mPa.s，pH为9.5，粒径为0.58μm。

实施例10：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入570g的硬脂酸和10g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至92℃恒温直到体系成熔融状态时加入100g的氢氧化钙、15g OP-10和5gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有25g Tween-60和25g NP-10磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入150g去离子水，92～98℃反应2.5h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为71.9％，粘度为350mPa.s，pH为10.4，粒径为1μm。

实施例11：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入350g的硬脂酸和20g的油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入50g的氢氧化钙、2g OP-10和3gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有15g Tween-80和15g OP-20磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入445g去离子水，88～98℃反应3h。停止反应后，自然冷却降至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为42.7％，粘度为130mPa.s，pH为9.1，粒径为0.78μm。

实施例12：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入430g的硬脂酸和90g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入85g的氢氧化钙、15g OP-20和15gSpan-40，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有5g Tween-60和5g NP-15磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入255g去离子水，88～98℃反应3.5h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为61.3％，粘度为135mPa.s，pH为10.8，粒径为0.91μm。

实施例13：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入380g的硬脂酸和40g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入60g的氢氧化钙、10g OP-10和5gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有27.5g Tween-80和27.5g NP-10磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入360g去离子水，88～98℃反应4h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为51.0％，粘度为120mPa.s，pH为9.2，粒径为0.65μm。

实施例14：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入430g的硬脂酸和90g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入85g的氢氧化钙、10g OP-10和10gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有25g Tween-40和25g OP-20磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入225g去离子水，88～98℃反应3h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为65.2％，粘度为90mPa.s，pH为10.5，粒径为0.53μm。

实施例15：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入350g的硬脂酸和230g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入100g的氢氧化钙、15g OP-10和5gSpan-60，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有25g Tween-60和25g NP-10磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入150g去离子水，88～98℃反应3.5h。停止反应后，自然冷却降至50℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为71.6％，粘度为285mPa.s，pH为10.1，粒径为0.93μm。

实施例16：

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入470g的硬脂酸和50g的椰子油酸，开启搅拌器，升温至88℃恒温直到体系成熔融状态时加入85g的氢氧化钙、10g OP-10和5gSpan-20，继续保温，再将事先准备好的溶解于100g去离子水中的含有20g Tween-60和20g OP-20磺酸盐的水溶液加入烧瓶中，并加入240g去离子水，88～98℃反应4h。停止反应后，自然冷却降至45℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的润滑剂固含量为63.8％，粘度为80mPa.s，pH为10.7，粒径为0.47μm。

Claims (5)

1.一种纸张涂布润滑剂，由如下质量百分比的原料制成：

硬脂酸        35％～57％；

改性剂        1～23％；

分散剂        0.5％～3％；

碱化剂        5％～15％；

乳化剂        1％～7％；

水为余量；

所述的改性剂为油酸、椰子油酸、大豆油脂肪酸中一种或多种；

所述的分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚、C₈～C₂₅的脂肪醇聚氧乙烯醚、C₈～C₂₅的脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇单脂肪酸酯、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或多种；

所述的碱化剂为氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙中的一种或多种；

所述的乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单脂肪酸酯与烷基酚磺酸盐聚氧乙烯醚两种。

2.根据权利要求1所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，由如下质量百分比的原料制成：

硬脂酸        37％～52％；

改性剂        3％～18％；

分散剂        0.8％～2.5％；

碱化剂        6％～13.5％；

乳化剂        2％～5.5％；

水为余量。

3.根据权利要求2所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，由如下质量百分比的原料制成：

硬脂酸        39％～47％；

改性剂        5％～13％；

分散剂        1％～2％；

碱化剂        6.5％～10％；

乳化剂        3％～5％；

水为余量。

4.根据权利要求1所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，所述的分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚与失水山梨醇单脂肪酸酯两种或聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物与失水山梨醇单脂肪酸酯两种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的纸张涂布润滑剂的制备方法，包括步骤：

将硬脂酸和改性剂加热到80℃～98℃的熔融状态，在搅拌状态下加入碱化剂和分散剂，混合均匀，再加入乳化剂的水溶液，在80℃～98℃反应1h～6h，冷却出料，制得纸张涂布润滑剂。