CN102864685A

CN102864685A - 一种纸张涂布润滑剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102864685A
Application number: CN2012103015508A
Authority: CN
Inventors: 陈冬平
Original assignee: ZHEJIANG HEXIN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG HEXIN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2013-01-09

Abstract

本发明公开了一种纸张涂布润滑剂，各原料重量百分比组成如下：硬脂酸20％～50％；稳定剂5％～10％；碱化剂5％～30％；乳化剂1％～5％；余量为水。所述稳定剂为分子中含有至少一个磺酸或磺酸盐基团的水溶性有机物。所述碱化剂为氢氧化钙或氧化钙中的至少一种。所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、失水山梨醇单脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚或磺基甜菜碱中的至少一种。本发明纸张涂布润滑剂粒径小、固含量高、粘度低，使用时易于分散，而且具有良好的储存稳定性，储存3个月不会出现明显的沉淀，制备方法简单，成本低，适合于大规模工业化生产。

Description

一种纸张涂布润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，具体涉及一种纸张涂布润滑剂及其制备方法。

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。

现有技术中的硬脂酸钙润滑剂通常为硬脂酸与氢氧化钙反应得到的硬脂酸钙分散液。实际生产中，为了使硬脂酸完全反应，氢氧化钙投料量一般相对理论投料量过量。在硬脂酸钙分散液的储存过程中，体系中过量的氢氧化钙由于在水中几乎不溶，会逐渐聚集形成大的颗粒，甚至会析出来在分散液底部形成沉淀。

SCD分散液中的氢氧化钙颗粒不但会在配制涂料时堵塞过滤网，降低生产效率，严重时还会在涂布时产生刮刀痕，影响生产的正常进行，并加快刮刀的非正常磨损。

美国专利US4676836采用非离子乳化剂和阴离子乳化剂复配，同时加入尿素，制备得到固含量(重量百分比)为50～75％的SCD分散液，但硬脂酸皂的有效含量在35％以下，且由于尿素的添加，SCD分散液在储存过程中易泛黄，在高速涂布时易粘辊、龟裂。

申请号为200710046599.2的发明公开了一种造纸涂布润滑剂，包括如下重量百分比的组分：硬脂酸皂40～50％，乳化剂6～23％，分散剂1～10％，填料0.5～2％，粘结剂0.5～3％，余量为水。用聚羧酸盐、蒙脱土和纤维素醚等替代了尿素，制得了固含量为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多，导致生产成本过高的问题，且该SCD分散液在涂布过程中易形成泡沫进而影响涂布作业和成纸质量。

申请号为201010288702.6的发明公开了一种纸张涂布润滑剂，选用油酸、椰子油酸、大豆油脂肪酸中的一种或多种脂肪酸对现有涂布润滑剂进行改性，得到粒径小、固含量高、粘度低、稳定性好的SCD分散液。但该发明公开的涂布润滑剂经过较长时间(室温3～6个月)储存后会有部分氢氧化钙粒子析出，不能满足造纸涂布厂家3～6月的保质期要求，且该发明中SCD分散液的制备工艺复杂，因此，需要进一步简化SCD分散液的制备工艺，同时改善SCD分散液中过量的氢氧化钙粒子的稳定性。

发明内容

本发明提供了一种纸张涂布润滑剂及其制备方法，制备方法简单，易于工业化生产，且制备得到的纸张涂布润滑剂固含量高，稳定性好，易于分散涂布。

一种纸张涂布润滑剂，各原料重量百分比组成如下：

硬脂酸20％～50％；

稳定剂5％～10％；

碱化剂5％～30％；

乳化剂1％～5％；

余量为水。

所述稳定剂可以提高纸张涂布润滑剂的稳定性，避免纸张涂布润滑剂析出大的氢氧化钙粒子，在配制涂料时，不易过滤，阻塞滤网，从而保证纸张涂布过程顺利进行。

所述稳定剂的用量过少时，体系中的稳定剂的量不足以稳定过量的氢氧化钙，容易形成氢氧化钙沉淀；所述稳定剂的用量过多时，会影响纸张涂布润滑剂中主要有效成分硬脂酸钙的含量，造成使用性能的下降。

所述碱化剂用量过多时，所制得的纸张涂布润滑剂中氢氧化钙过量较多，容易分层；所述碱化剂用量过少时，硬脂酸反应不充分，灿烂的硬脂酸会造成体系粘度的增加。

所述乳化剂用量过多时，所制得的纸张涂布润滑剂成本上升，同时在生产、运输和使用过程中容易产生气泡；所述乳化剂用量过少时，硬脂酸钙得不到充分的乳化，体系的稳定性变差。

作为优选，所述稳定剂为分子中含有至少一个磺酸或磺酸盐基团的水溶性有机物。优选地，所述稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚的磺化物。

所述稳定剂分子中的磺酸或磺酸盐基团形成的磺酸根离子可以与氢氧化钙粒子通过电荷相互作用形成络合物，络合物通过含有磺酸或磺酸盐基团的水溶性有机物分散在纸张涂布润滑剂的乳液体系中，同时络合物周围存在的同种电荷通过静电排斥作用避免氢氧化钙粒子之间的相互聚集，从而稳定氢氧化钙粒子。

作为优选，所述碱化剂为氢氧化钙、氧化钙中的至少一种。

所述碱化剂可以为氢氧化钙、也可以为氧化钙，也可为氢氧化钙和氧化钙以任意配比形成的混合物。

作为优选，所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、失水山梨醇单脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、磺基甜菜碱中的至少一种。

所述乳化剂可以任选失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(即吐温型乳化剂，如Tween-60、Tween-80)、失水山梨醇单脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚或磺基甜菜碱中的一种，也可以同时选择多种，选择多种时，可以以任意比例混合，优选地，所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚与烷基酚聚氧乙烯醚的混合物。

作为优选，纸张涂布润滑剂中各原料重量百分比组成如下：

硬脂酸20％～50％；

稳定剂5％～8％；

碱化剂5％～25％；

乳化剂1％～5％；

余量为水。

各原料在该比例范围内，可以形成粘度适宜，稳定性好的乳液。

进一步优选，纸张涂布润滑剂中各原料重量百分比组成如下：

硬脂酸30％～50％；

稳定剂6％～8％；

碱化剂15％～25％；

乳化剂1％～5％；

余量为水。

各原料在该比例范围内，制备得到的纸张涂布润滑剂粘度适宜，稳定性好。

本发明还提供了一种所述的纸张涂布润滑剂的制备方法，包括如下步骤：将硬脂酸加热熔融，在搅拌状态下加入碱化剂和乳化剂，混合均匀后，加热反应，反应完成后，加入稳定剂水溶液，冷却即得纸张涂布润滑剂。

原料中的稳定剂和水预先配置成溶液形式，以便于加料。

通常情况下，将硬脂酸加热到70～90℃使其熔融，然后加入碱化剂和乳化剂混合均匀后进行反应，形成乳液，反应完成后，加入稳定剂的水溶液，提高乳液的稳定性，冷却后得到纸张涂布润滑剂。

作为优选，所述加热反应温度为70～100℃，加热反应时间为0.5～1h。

在所述加热反应温度和加热反应时间下，硬脂酸和碱化剂反应完全。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明纸张涂布润滑剂粒径小、固含量高、粘度低，使用时易于分散，而且具有良好的储存稳定性，储存3个月不会出现明显的沉淀，制备方法简单，成本低，适合于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明并不仅限于此。

实施例1

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入390g的硬脂酸，开启搅拌器，升温至70℃～75℃后，加入85g的氢氧化钙、10g OP-10和10g Tween-80，升温至80℃～85℃后，保温0.5h；将80g NP-10磺酸盐溶于425g去离子水形成的溶液加入到四口烧瓶中，冷却至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

NP-10磺酸盐由常规的磺化反应方法制得，具体过程参见CN101967774A。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。

性能检测

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：

(1)润滑剂的固含量：将润滑剂置于120℃的高温烘箱中干燥4小时测定；

(2)润滑剂的粘度：采用NDJ-1型粘度计测定，测定温度为25℃；

(3)润滑剂的pH值：采用PHS-3C型pH计进行测定；

(4)润滑剂的粒径：采用BT-9300H型激光粒度仪进行测定；

(5)润滑剂的储存稳定性：在室温下放置3个月，如无肉眼可见沉淀，即判断为合格，反之，即判断为不合格。如无特别说明，以下实施例也按照相同方法测定。

制得的纸张涂布润滑剂的固含量为54.5％，粘度为45mPa.s，pH值为11.2，粒径为3.2μm，储存3个月稳定性合格。

实施例2

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入450g的硬脂酸，开启搅拌器，升温至70℃～75℃后，加入100g的氢氧化钙、15g OP-10和15g Tween-80，升温至80℃～85℃后，保温0.5h；将70g NP-10磺酸盐溶于350g去离子水形成的溶液加入到四口烧瓶中，冷却至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的纸张涂布润滑剂的固含量为61.5％，粘度为40mPa.s，pH值为11.8，粒径为3.0μm，储存3个月稳定性合格。

实施例3

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入450g的硬脂酸，开启搅拌器，升温至80℃～85℃后，加入150g的氢氧化钙、25g OP-10和25g Tween-80，升温至80℃～85℃后，保温2h；将60g NP-10磺酸盐溶于190g去离子水形成的溶液加入到四口烧瓶中，冷却至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

制得的纸张涂布润滑剂的固含量为65.1％，粘度为60mPa.s，pH值为12.1，粒径为4.0μm，储存3个月稳定性合格。

实施例4

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入450g的硬脂酸，开启搅拌器，升温至80℃～85℃后，加入150g的氢氧化钙、25g OP-10和25g Tween-60，升温至80℃～85℃后，保温1h；将60g NP-15磺酸盐溶于190g去离子水形成的溶液加入到四口烧瓶中，冷却至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

NP-15磺酸盐由常规的磺化反应方法制得，具体过程参见CN101967774A，仅将原料NP-10替换为NP-15。

制得的纸张涂布润滑剂的固含量为64.5％，粘度为50mPa.s，pH值为12.0，粒径为3.5μm，储存3个月稳定性合格。

实施例5

在装有搅拌器的1000ml四口烧瓶中加入450g的硬脂酸，开启搅拌器，升温至80℃～85℃后，加入150g的氢氧化钙、25g OP-10和25g Tween-80，升温至80℃～85℃后，保温1h；将60g NP-15磺酸盐溶于190g去离子水形成的溶液加入到四口烧瓶中，冷却至40℃，出料，制得纸张涂布润滑剂。

NP-20磺酸盐由常规的磺化反应方法制得，具体过程参见CN101967774A，仅将原料NP-10替换为NP-20。

制得的纸张涂布润滑剂的固含量为64.3％，粘度为55mPa.s，pH值为12.2，粒径为3.8μm，储存3个月稳定性合格。

实施例6

制得的纸张涂布润滑剂的固含量为64.6％，粘度为60mPa.s，pH值为12.0，粒径为3.5μm，储存3个月稳定性合格。

实施例7

OP-10磺酸盐由常规的磺化反应方法制得，具体过程参见CN101967774A，仅将原料NP-10替换为OP-10。

制得的纸张涂布润滑剂的固含量为64.0％，粘度为58mPa.s，pH值为11.8，粒径为3.3μm，储存3个月稳定性合格。

对比例(参见CN101967774A)

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7.5g Span-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。

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。，储存3个月稳定性不合格。

Claims

1.一种纸张涂布润滑剂，其特征在于，各原料重量百分比组成如下：

硬脂酸20％～50％；

稳定剂5％～10％；

碱化剂5％～30％；

乳化剂1％～5％；

余量为水。

2.如权利要求1所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，所述稳定剂为分子中含有至少一个磺酸或磺酸盐基团的水溶性有机物。

3.如权利要求2所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，所述碱化剂为氢氧化钙、氧化钙中的至少一种。

4.如权利要求3所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、失水山梨醇单脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、磺基甜菜碱中的至少一种。

5.如权利要求4所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，各原料重量百分比组成如下：

硬脂酸20％～50％；

稳定剂5％～8％；

碱化剂5％～25％；

乳化剂1％～5％；

余量为水。

6.如权利要求5所述的纸张涂布润滑剂，其特征在于，各原料重量百分比组成如下：

硬脂酸30％～50％；

稳定剂6％～8％；

碱化剂15％～25％；

乳化剂1％～5％；

余量为水。

7.一种如权利要求1～6任一所述的纸张涂布润滑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将硬脂酸加热熔融，在搅拌状态下加入碱化剂和乳化剂，混合均匀后，加热反应，反应完成后，加入稳定剂水溶液，冷却即得纸张涂布润滑剂。

8.如权利要求7所述的纸张涂布润滑剂的制备方法，其特征在于，所述加热反应温度为70～100℃，加热反应时间为0.5～1h。