CN102041152B - 金属硬脂酸盐润滑剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属硬脂酸盐润滑剂及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：将熔融态硬脂酸和催化剂的混合物加入分散剂、金属氢氧化物水溶液、金属氧化物水溶液或碳酸盐水溶液，在60～90℃下反应0.5～4.0小时，然后收集所述的金属硬脂酸盐润滑剂。本发明制备的金属硬脂酸盐润滑剂，25℃时粘度为60～350MPa·s，平均粒径为55～360nm，重量固含量为20％～58％。得到的金属硬脂酸盐润滑剂具有稳定性好、粘度低、粒径小等优点，在涂布应用方面的性能也有较大的提高。

Description

金属硬脂酸盐润滑剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种金属硬脂酸盐润滑剂及其制备方法，主要用作造纸涂布过程的功能性助剂。

背景技术

金属硬脂酸盐润滑剂(钙、钡、锌、镁等)产品由于在造纸涂布过程中，能够改进纸张涂料的流平性和润滑性，增进粘合性，赋予纸张涂层以平滑和光泽，并能防止龟裂.改善涂布纸的印刷适应性，越来越受到人们的重视。随着人们对金属硬脂酸盐类产品开发的不断深入，石化、油漆、医药等众多行业也大量的使用硬脂酸盐类产品。目前，生产此类产品的厂家大多采用复分解法或直接法生产，但是复分解法具有生产效率低、能耗及水耗高等缺点。直接法中随着硬脂酸盐沉淀的不断生成，物料渐渐粘稠，难以有效搅拌，致使物料无法充分反应，使得产物中含有一部分未反应的硬脂酸和金属氢氧化物。

吴茂英在CN 200510033678.0公开指出，金属化合物在硬脂酸熔点以下搅拌混合然后加热至硬脂酸熔点以上采用直接法反应，可以得到金属硬脂酸盐类产品，但是产物中仍有一部分原料不能完全反应，从而影响产品的最终应用效果。潘宏等在CN 1052846中公开指出，以有机溶剂为介质，可以加速反应并使反应进行得较完全，但是在介质回收以及废液排放等方面又存在问题，并且造成进一步的环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属硬脂酸盐润滑剂及其制备方法和应用，以解决现有技术和工艺存在的上述缺陷。

本发明的方法，包括如下步骤：

将熔融态硬脂酸和催化剂的混合物加入分散剂、金属氢氧化物水溶液、金属氧化物水溶液或碳酸盐水溶液，在60～90℃下反应0.5～4.0小时，降温出料，然后收集所述的金属硬脂酸盐润滑剂；

所述的分散剂选自聚乙烯醇或聚丙烯酸钠，分散剂用量为硬脂酸重量的1～5％。

所述的催化剂选自双氧水、乙醇或冰醋酸，催化剂用量为硬脂酸重量的0.5～5.0％；

所述金属氢氧化物水溶液、金属氧化物水溶液或碳酸盐水溶液的重量浓度为5～15％；以干基金属氢氧化物、金属氧化物或碳酸盐的摩尔计，金属氢氧化物、金属氧化物或碳酸盐的摩尔用量与硬脂酸摩尔用量比为1∶1.2～1∶2.0。

所述的金属氢氧化物优选氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁或氢氧化铅；

所述氧化物优选氧化钙、氧化镁、氧化钡或氢化铅；

所述碳酸盐优选碱式碳酸锌、碳酸镁、碳酸钡或碳酸铅；

本发明获得的金属硬脂酸盐润滑剂，可用于造纸涂布过程的功能性助剂，以较好地改善成纸的白度和平滑度。

本发明制备的金属硬脂酸盐润滑剂，首先将分散剂和金属氢氧化物、氧化物或碳酸盐水溶液加入釜底，然后加入熔融态硬脂酸和催化剂；在此过程中，分散剂能够使碱性化合物分散更均匀，使原料的比表面积增大，从而与硬脂酸的反应接触面积增大，这样使得反应更完全；而且由于碱性化合物一直处于过量状态，它能最大限度地保证反应体系的粘度不能过大，否则硬脂酸过量时，会增大体系粘度，反应不充分。当分散均匀后再加入催化剂，是为了加速反应的进行，使反应进行得更加彻底。

离心后的废水由于体系中氢氧化钙过量，通过检测废水中氢氧化钙的含量，通过计算可以回收再利用，直接用于下一周期时反应初期所需用水，而且由于循环水中不含其它无机盐，可以无限期循环使用，大大节约了水资源，是一种环境友好型制备方法。

本发明制备的金属硬脂酸盐润滑剂，25℃时粘度为60～350mpa·s，平均粒径为55～360nm，重量固含量为20％～58％。得到的金属硬脂酸盐润滑剂具有稳定性好、粘度低、粒径小等优点，在涂布应用方面的性能也有较大的提高。

具体实施方式

实施例1

将571克熔融态硬脂酸和1480克重量浓度为5％的氢氧化钙水溶液加入5000mL四口烧瓶中，加热升温至80℃，然后加入17克聚乙烯醇和95克重量浓度为30％的双氧水，在80℃下反应1小时，降温出料，将得到的产物离心脱水，收集废水，以备回收利用，并采用机械方法将产物分散、均质，即得到硬脂酸钙润滑剂。

所得产品25℃时粘度为320mpa·s(NDJ-1旋转粘度计测得，下同)，平均粒径为360nm(JL-5500激光粒度分布测试仪测得，下同)，重量固含量为30％。

实施例2

将17克聚乙烯醇和1480克重量浓度为5％氢氧化钙水溶液加入5000mL四口烧瓶中，加热升温至50℃，搅拌至氢氧化钙完全溶解，然后滴加95克重量浓度为30％的双氧水和571克熔融态硬脂酸，在80℃下反应1小时，降温出料，将得到的产物离心脱水，收集废水，以备回收利用，并采用机械方法将产物分散、均质，即得到硬脂酸钙润滑剂。

所得产品25℃时粘度为230mpa·s，平均粒径为122nm，重量固含量为31％。

实施例3

将6克聚乙烯醇和2508克重量浓度为12％氢氧化钡水溶液，加入5000mL四口烧瓶中，加热升温至60℃，搅拌至氢氧化钡完全溶解，然后滴加12克冰醋酸和600克熔融态硬脂酸，在90℃下反应0.5小时，将得到的产物离心脱水，收集废水，以备回收利用，并采用机械方法将产物分散、均质，即得到硬脂酸钡润滑剂。所得产品25℃时粘度为60mpa·s，平均粒径260nm，重量固含量为28％。

实施例4

将38克聚丙烯酸钠和690克重量浓度为15％氢氧化镁水溶液(此处用水为离心脱水后的废水回收再利用)加入5000mL四口烧瓶中，加热升温至85℃，搅拌至氢氧化镁完全溶解，然后滴加7克乙醇和762克熔融态硬脂酸，在60℃下反应4小时，将得到的产物离心脱水，收集废水，以备回收利用，并采用机械方法将产物分散、均质，即得到硬脂酸镁润滑剂。所得产品25℃时粘度为350mpa·s，平均粒径55nm，重量固含量为58％。

实施例5

将5.5克聚丙烯酸钠和2762克重量浓度为10％碱式碳酸锌水溶液加入5000mL四口烧瓶中，加热升温至65℃，搅拌至碱式碳酸锌完全溶解，然后滴加1.8克冰醋酸和367克熔融态硬脂酸，在85℃下反应2.5小时，将得到的产物离心脱水，收集废水，以备回收利用，并采用机械方法将产物分散、均质，即得到硬脂酸锌润滑剂。所得产品25℃时粘度为270mpa·s，平均粒径140nm，重量固含量为20％。

实施例6

涂布纸样指标应用结果：

其中，每次应用实验加入的润滑剂绝干用量相同。对比样是实施例1制备的润滑剂，在实施例1中，本专利发明人将碱性化合物和熔融态硬脂酸先加入釜底，然后再加入分散剂和催化剂，在80℃下反应1小时后降温出料，经过离心、分散、均质，得到的硬脂酸钙润滑剂粒径，粘度都较大，而且应用效果也不是太理想，但是当改变碱性化合物和分散剂的加入方式以及催化剂的种类和用量时，发现各物性指标以及应用性能得到较大的提高，这可能是由于分散剂能够使碱性化合物分散更均匀，使原料的比表面积增大，从而与硬脂酸的反应接触面积增大，这样使得反应更完全；而且由于碱性化合物一直处于过量状态，它能最大限度地保证反应体系的粘度不能过大，否则硬脂酸过量时，会增大体系粘度，反应不充分。当分散均匀后再加入催化剂，是为了加速反应的进行，使反应进行得更加彻底。

在本应用实施例中，白度按GB/T 7974-2002的方法检测；平滑度按GB/T456-2002的方法检测；表面强度按GB/T 22365-2008的方法检测；油墨吸收性按GB/T 12911-1991的方法检测；湿拉毛和湿排斥按QB/T 2896-2007的方法检测；光泽度按GB/T 8941-2007的方法检测。

从上述应用结果可以看出，与对比样相比，在润滑剂添加量相同时，通过改变碱性化合物和分散剂的加入方式以及催化剂的种类和用量，本发明实施例2～5制备的金属硬脂酸盐润滑剂具有粘度低、粒径小等优点，在造纸高速涂布中，能够较好地改善成纸的白度和平滑度。

Claims (4)

1.金属硬脂酸盐润滑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将熔融态硬脂酸和催化剂的混合物加入分散剂、金属氢氧化物水溶液、金属氧化物水溶液或碳酸盐水溶液，在60～90℃下反应0.5～4.0小时，然后收集所述的金属硬脂酸盐润滑剂；

所述的催化剂选自双氧水、乙醇或冰醋酸，催化剂用量为硬脂酸重量的0.5～5.0％；

所述的分散剂选自聚乙烯醇或聚丙烯酸钠，分散剂用量为硬脂酸重量的1～5％；

所述金属氢氧化物水溶液、金属氧化物水溶液或碳酸盐水溶液的重量浓度为5～15％；以干基金属氢氧化物、金属氧化物或碳酸盐的摩尔计，金属氢氧化物、金属氧化物或碳酸盐的摩尔用量与硬脂酸摩尔用量比为1∶1.2～1∶2.0。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金属氢氧化物优选氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁或氢氧化铅。

3.根据权利要求1或2所述的方法制备的金属硬脂酸盐润滑剂。

4.根据权利要求3所述的金属硬脂酸盐润滑剂的应用，其特征在于，用于造纸涂布过程的功能性助剂。