CN102828440A - 一种造纸用硬脂酸钙分散液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸用硬质酸钙分散液，重量百分比组成为：水30％～60％；硬脂酸30％～60％；氢氧化钙5％～15％；分散剂0.8％～3.2％；乳化剂A1％～2.5％；乳化剂B1％～4％；乳化助剂0.3％～0.6％；稳定剂0.1～0.8％；催化剂0.4％～3％；消泡剂0.3％～0.5％；改性聚乙烯醇水溶液1％～2.8％。本发明还公开了一种所述造纸用硬质酸钙分散液的制备方法。本发明造纸用硬脂酸钙分散液及其制备方法，操作简单，适合工业生产，制备得到的造纸用硬脂酸钙分散液，稳定性好，尤其是冻融稳定性有很大改善。

Description

一种造纸用硬脂酸钙分散液及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸领域，具体涉及一种造纸用硬脂酸钙分散液及其制备方法。

背景技术

涂布纸是在原纸上涂上一层涂料，使纸张具有良好的光学性质及印刷性能。涂布纸主要用作印刷杂志、书籍等出版用纸和商标包装、商品目录等印刷用纸。

涂布纸大至可分为：铜版纸、涂布纸、轻量涂布纸，除此之外还有烙光涂布纸等特殊涂布纸。

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和流平，增进涂层的平滑度及光泽度，需要在涂料中使用润滑剂。润滑剂的使用能改善涂布纸的印刷适应性，防止脱粉、龟裂及剥皮现象的产生，达到改善涂布效果、提高涂布纸品质的目的。

目前使用的最广泛纸张涂布润滑剂是水分散性硬脂酸钙乳液。硬脂酸钙不溶于水，所以要将硬脂酸钙配置成分散液(俗称SCD分散液)才能添加到涂料中。由于水性硬脂酸钙分散液经济、实用，一直作为涂布加工纸和涂料的重要助剂之一。加入硬脂酸钙分散液可以降低涂料的界面张力，使涂料具有良好的流动性，并使涂层具有优良的可塑性，减少纸张起毛、掉粉。

申请号为200710172850.X的发明公开了一种造纸用硬脂酸钙润滑剂及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：将水加热到50～95℃，然后加入乳化剂A、分散剂、消泡剂，搅拌，然后加入熔融硬脂酸、碱化剂和乳化剂B，反应完毕后，加入杀菌剂，搅拌均匀，即可得到目标产品。

申请号为201010606473.8的发明公开了一种硬脂酸钙水性分散液及其制造方法，其中制造方法包括以下步骤：将硬脂酸和水的混合物加热到硬脂酸熔点以上＞65℃，然后加入分散剂、部分消泡剂、碱化剂进行反应，然后加入硬脂酸钙分散液，最后加入防沉剂、杀菌剂，超微研磨，加入剩余消泡剂后即可得到目标产品。

目前，水性硬脂酸钙分散液的生产已经遍布全国各地，但是水性硬脂酸钙分散液普遍存在粘度较大的问题，且稳定性较差，尤其冻融稳定性差，在冬天硬脂酸钙分散液极易沉淀分层，不宜远途运输和长久保存。为了解决硬脂酸钙分散液冻融稳定性差的缺点，目前常用的方法是在分散液中加入乙二醇、丙二醇、乙醇、二甘醇、甘油等防冻剂，但是加入量少效果不明显，加入量过多又会提高成本。

发明内容

本发明提供了一种造纸用硬脂酸钙分散液及其制备方法，操作简单，适合工业生产，制备得到的造纸用硬脂酸钙分散液，稳定性好，尤其是冻融稳定性有很大改善。

一种造纸用硬质酸钙分散液，重量百分比组成为：

水  30％～60％；

硬脂酸  30％～60％；

氢氧化钙  5％～15％；

分散剂  0.8％～3.2％；

乳化剂  A1％～2.5％；

乳化剂  B1％～4％；

乳化助剂  0.3％～0.6％；

稳定剂  0.1～0.8％；

催化剂  0.4％～3％；

消泡剂  0.3％～0.5％；

改性聚乙烯醇水溶液  1％～2.8％。

由于其它组分可能是以水溶液形式构成，因此所述的水中并不包含其它组分(水溶液形式)中所含的水。

由于硬脂酸钙不溶于水，因此，使用硬脂酸和氢氧化钙反应得到硬脂酸钙分散液；所述分散剂分子同时具有亲油基团和亲水基团，其中亲油基团与硬脂酸钙的长链烷基作用，亲水基团与水作用，使不溶于水的硬脂酸钙可以在水中均匀分散，不再聚集；乳化剂A和乳化剂B可以降低液体的界面张力，在硬脂酸钙表面形成薄膜或双电层结构，阻止硬脂酸钙之间的相互聚集，使形成的乳液稳定；乳化助剂可以提高乳化剂A和乳化剂B的乳化效果，减少乳化剂A和乳化剂B的用量；稳定剂可以增加硬脂酸钙分散液的稳定性，降低表面张力，防止硬脂酸钙聚集发生沉淀；催化剂用于催化硬质酸和氢氧化钙反应，使反应效率提高；消泡剂具有较低表面张力和较高表面活性，可以抑制硬脂酸钙分散液中由于加入了一定量的乳化剂A和乳化剂B而产生的泡沫；改性聚乙烯醇水溶液可以提高硬脂酸钙分散液的冻融稳定性。

聚乙烯醇的改性参见申请号为85103463.2的中国发明(申请日1985年5月11日，发明名称：含有聚乙烯醇缩醛产物的抗冻乳液，申请人：丁杰)。

作为优选，所述分散剂为辛基苯基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种。

作为优选，所述乳化剂A为十二烷基二苯醚二磺酸钠、烷基芳基磺酸盐、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐中的至少一种。

作为优选，所述乳化剂B为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯中的至少一种。

乳化剂A是阴离子型乳化剂，所得乳液的分散性和低温流动性好；乳化剂B是非离子型乳化剂，乳化效果比较好，乳化剂A和乳化剂B一同使用可以提高硬脂酸钙分散液的低温稳定性。

作为优选，所述乳化助剂为聚乙二醇400、尿素、丙三醇中的至少一种。

作为优选，所述稳定剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酸酯中的至少一种。

作为优选，所述催化剂为双氧水、氨水、次氯酸钙中的至少一种。

作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚-硅氧烷共聚物或水溶性硅油。

本发明还提供了一种所述造纸用硬脂酸钙分散液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水、氢氧化钙加热至80～95℃，然后在搅拌状态下加入分散剂、乳化剂A、乳化剂B、乳化助剂以及稳定剂，搅拌均匀后，得到乳液；

(2)将硬脂酸和催化剂加入到乳液中，恒温搅拌，得到混合液；

(3)将消泡剂和改性聚乙烯醇水溶液同时加入混合液中，在85～95℃条件下，搅拌反应0.5～2.0小时，冷却至室温后，剪切分散10～30min，即得所述的造纸用硬脂酸钙分散液。

先将水和氢氧化钙加热到80～95℃，提高氢氧化钙的溶解性，然后加入分散剂、乳化剂A、乳化剂B、乳化助剂以及稳定剂，得到稳定的乳液，加入硬脂酸和催化剂，硬脂酸和氢氧化钙反应生成硬脂酸钙，在乳液中均匀分散，最后，加入消泡剂和改性聚乙烯醇水溶液(质量百分比浓度是10％)，搅拌反应0.5～2.0小时，迅速冷却至室温，高速剪切分散10～30min，得到所述的造纸用硬脂酸钙分散液。

本发明制备的造纸用硬脂酸钙分散液，粘度范围为50-200mPa·s，粒径范围为0.2-0.8μm，固含量为40-70wt％，具有良好的储存稳定性、机械稳定性、化学稳定性，尤其具有很好的冻融稳定性，制备方法操作简单且无需特别设备，适于工业化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

往装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入340g水、60g氢氧化钙，加热升温至90℃，搅拌状态下加入16g脂肪醇聚氧乙烯醚、8g十二烷基苯磺酸钠、4g失水山梨醇单油酸酯、16g聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、5g聚乙二醇400、2g聚乙烯醇，搅拌均匀后缓慢加入340g硬脂酸、10g质量百分比浓度为30％的双氧水，恒温下搅拌10min，，加入3g水溶性硅油、10g改性聚乙烯醇水溶液，在85-95℃温度下搅拌混合反应1小时，然后停止加热，以6℃/min的速度迅速冷却至室温，再以3000r/min的速度剪切分散15min，即可制备得到造纸用硬质酸钙分散液。

所得造纸用硬质酸钙分散液在25℃下的粘度为72mpa·s，平均粒径为0.44μm，固含量为52.7％。

实施例2

往装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入450g水、40g氢氧化钙，加热升温至85℃，搅拌状态下加入10g聚丙烯酸钠、6g十二烷基二苯醚磺酸钠、14g聚氧乙烯失水山梨醇单硬质酸酯、4g尿素、2g羟乙基纤维素，搅拌均匀后缓慢加入270g硬脂酸、6g质量百分比浓度为30％双氧水，恒温下搅拌10min，加入2g聚二甲基硅氧烷、10g改性聚乙烯醇水溶液，在85-95℃温度下搅拌混合反应1小时，然后停止加热，以6℃/min的速度迅速冷却至室温，再以3000r/min的速度剪切分散15min，即可制备得到造纸用硬质酸钙分散液。

所得造纸用硬质酸钙分散液在25℃下粘度为53mPa·s，平均粒径为0.28μm，固含量为41.3％。

实施例3

往装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入320g水、80g氢氧化钙，加热升温至90℃，搅拌状态下加入15g六偏磷酸钠、10g烷基芳基磺酸钠、5g失水山梨醇单硬脂酸酯、20g聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、6g聚乙二醇400、3g羟甲基纤维素，搅拌均匀后缓慢加入470g硬脂酸、12g质量百分比浓度为30％氨水，恒温下搅拌10min，同时加入4g水溶性硅油、12g改性聚乙烯醇水溶液，在85-95℃温度下搅拌混合反应1小时，然后停止加热，以6℃/min的速度迅速冷却至室温，再以3000r/min的速度剪切分散20min，即可制备得到造纸用硬质酸钙分散液。

所得造纸用硬质酸钙分散液在25℃下粘度为114mPa·s，平均粒径为0.62μm，固含量为61.8％。

实施例4

往装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入240g水、90g氢氧化钙，加热升温至95℃，搅拌状态下加入20g烷基酚聚氧乙烯醚、8g十二烷基二苯醚磺酸钠、6g失水山梨醇单油酸酯、24g聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、6g尿素、6g聚乙烯醇，搅拌均匀后缓慢加入550g硬脂酸、15g质量百分比浓度为30％的双氧水，恒温下搅拌10min，同时加入5g水溶性硅油、15g改性聚乙烯醇水溶液，在85-95℃温度下搅拌混合反应2小时，然后停止加热，以6℃/min的速度迅速冷却至室温，再以3000r/min的速度剪切分散30min，即可制备得到造纸用硬质酸钙分散液。

所得造纸用硬质酸钙分散液在25℃下粘度粘度为154mPa·s，平均粒径为0.77μm，固含量为70.7％。

性能对比

将实施例制备得到的硬脂酸钙分散液与商品化的硬脂酸钙分散液的冻融稳定性进行比较，结果见表1。

冻融稳定性按欧洲标准EN 1239-1998的方法检测。

从表1结果可以看出，与已商品化的硬脂酸钙分散液相比，本发明方法制备得到的造纸用硬脂酸钙分散液具有良好的冻融稳定性。

Claims (9)

1.一种造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，重量百分比组成为：

水  30％～60％；

硬脂酸  30％～60％；

氢氧化钙  5％～15％；

分散剂  0.8％～3.2％；

乳化剂  A 1％～2.5％；

乳化剂  B 1％～4％；

乳化助剂  0.3％～0.6％；

稳定剂  0.1～0.8％；

催化剂  0.4％～3％；

消泡剂  0.3％～0.5％；

改性聚乙烯醇水溶液  1％～2.8％。

2.如权利要求1所述的造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，所述分散剂为辛基苯基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种。

3.如权利要求2所述的造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，所述乳化剂A为十二烷基二苯醚二磺酸钠、烷基芳基磺酸盐、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐中的至少一种。

4.如权利要求3所述的造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，所述乳化剂B为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯中的至少一种。

5.如权利要求4所述的造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，所述乳化助剂为聚乙二醇400、尿素、丙三醇中的至少一种。

6.如权利要求5所述的造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酸酯中的至少一种。

7.如权利要求6所述的造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，所述催化剂为双氧水、氨水、次氯酸钙中的至少一种。

8.如权利要求7所述的造纸用硬质酸钙分散液，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚-硅氧烷共聚物或水溶性硅油。

9.一种如权利要求1～8任一所述的造纸用硬质酸钙分散液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将水、氢氧化钙加热至80～95℃，然后在搅拌状态下加入分散剂、乳化剂A、乳化剂B、乳化助剂以及稳定剂，搅拌均匀后，得到乳液；

(2)将硬脂酸和催化剂加入到乳液中，恒温搅拌，得到混合液；

(3)将消泡剂和改性聚乙烯醇水溶液同时加入混合液中，在85～95℃条件下，搅拌反应0.5～2.0小时，冷却至室温后，剪切分散10～30min，即得所述的造纸用硬脂酸钙分散液。