CN103194932B - 用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于润滑剂技术领域，涉及一种纸张涂料润滑剂，尤其是涉及一种用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂及其制备方法。它解决了现有造纸用润滑剂固含量低，润滑效果差，制作工艺复杂等技术问题。本方法包括：氢氧化钙悬浮液采取非离子乳化剂在高剪切乳化机下乳化为主，硬脂酸采取非离子和阴离子乳化剂复配进行乳化，采取氢氧化钙悬浮液滴加到硬脂酸乳液制备成硬脂酸钙乳液，然后复配水溶性润滑剂方法制得的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂。本用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂及其制备方法的优点在于：设计合理、工艺简单、成本低、能改善涂料的流变性、固含量高、润滑效果好、粘度低，使用时无需稀释。
Description
技术领域
本发明属于润滑剂技术领域，涉及一种纸张涂料润滑剂，尤其是涉及一种用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂及其制备方法。
背景技术
随着国内造纸行业的生产规模不断扩大，涂布纸的需求量不断增加，涂布纸机的车速越来越快，这使得对涂料的润滑性能要求越来越高，这就需要在涂料中添加润滑剂，润滑剂能起到降低涂层摩擦系数，改善涂料流变性，进而提高涂层平整度，提高成品纸光泽度的功能。但是纸厂为了降低生产成本，不断提高涂料固含量，而市场上的润滑剂固含量最高只能做到50％，很难满足市场要求；另外高固含量涂料的润滑性能大幅下降，这就要求有更加高效的润滑剂来适应市场要求。
目前，涂布白板纸、铜版纸纸、轻涂纸等涂布纸种使用的润滑剂主要有三大类：一类是硬脂酸钙类润滑剂；一类是氧化聚乙烯蜡类润滑剂；另一类是脂肪酸聚氧乙烯醚类润滑剂。第一类润滑剂主要的制备方法为：通过硬脂酸与氢氧化钠反应生成硬脂酸钠，再在硬脂酸钠很低浓度下与氯化钙反应，生成硬脂酸钙，然后经过多次洗涤、离心干燥、烘道干燥处理得到相对纯净的硬脂酸钙，最后在硬脂酸钙中加入水和乳化剂通过高压均质机乳化而得，整个工艺复杂，繁琐，生产产生的废水量大，产品流失大，且在润滑剂固含量高于50％时，润滑剂的粘度很大，不能满足使用要求；第二类润滑剂由于含有蜡质物质，对纸张的油墨吸收性有一定影响，且固含量只能做到25-30％，不能满足现代高速涂布纸机的生产要求；第三类润滑剂虽然固含量能做到55％左右，但是成本太高，对生产企业增加很大的成本负担，且该润滑剂的流变性能较差，不能满足高速纸机使用要求。因此，提供一种高固含量的高效润滑剂以满足高速涂布纸机的生产要求是非常必要的。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种造纸用的水性硬脂酸钙分散液及其制备方法[申请号：201010552916.X]，该液体是由硬脂酸钙、乳化剂A、乳化剂B、助剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂和水加工形成，生产时先是按一定配比将硬脂酸钙、乳化剂A、乳化剂B、助剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂和水加入到高压反应釜中，密封后加热升温至160～190℃，恒温搅拌1小时，然后快速冷却至室温，即可得到目标产品。
上述方案在一定程度上改进了纸张涂料润滑剂的制作工艺复杂，繁琐，废水量大的问题，但是该方案依然存在：结构设计不够合理，成本较高，流变性能较差，润滑效果不佳，固含量不能满足高速纸机使用要求等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种成本低廉，制作简单的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种设计合理，固含量高、润滑效果好的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：
A、在除离子水中加入氢氧化钙，配制成第一悬浮液，该第一悬浮液中氢氧化钙重量占第一悬浮液重量的30-40％；加入占上述第一悬浮液重量0.5-2％的乳化剂，升温到30-50℃，乳化30-60分钟，制得氢氧化钙悬浮液备用；
B、在硬脂酸中加入除离子水，配制成第二悬浮液，该第二悬浮液中硬脂酸重量占第一悬浮液重量的50-60％；加入占上述第二悬浮液重量0.8-2％的复配乳化剂，搅拌，升温到80-85℃，制得硬脂酸乳化液备用；
C、在上述硬脂酸乳化液中快速加入配置好的上述氢氧化钙悬浮液，氢氧化钙悬浮液的添加量为氢氧化钙悬浮液中的氢氧化钙与硬脂酸乳化液中的硬脂酸的摩尔比不小于1∶1，然后在90-98℃反应25-35分钟；
D、将步骤C中的物料温度降低至不高于80℃，加入占上述物料重量20-30％的水溶性润滑剂，然后调整物料固含量为60-70％，制得用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤A中，所述的乳化剂为非离子乳化剂；所述的非离子乳化剂为MOA-3、MOA-7、OP-7、OP-10中的一种或其几种的组合。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤A中，乳化30-60分钟是在高速乳化机中进行的，所述的高速乳化机为高剪切乳化机，乳化转速不小于1440r/min。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤B中，搅拌速度为150-250r/min，且在搅拌过程中升温至不低于80℃；所述的复配乳化剂含有非离子乳化剂和阴离子乳化剂，且非离子乳化剂和阴离子乳化剂的重量比为1∶5～5∶1。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤B中，所述的非离子乳化剂为MOA-3、MOA-7、OP-7、OP-10中的一种或其几种的组合；所述的阴离子乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺酸钠中的一种或几种的组合。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤B中，所述的非离子乳化剂和阴离子乳化剂的优化重量比为1∶2～2∶1。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤C中，氢氧化钙悬浮液的优化添加量为氢氧化钙悬浮液中的氢氧化钙与硬脂酸乳化液中的硬脂酸的摩尔比为1.5∶1。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤C中，氢氧化钙悬浮液滴加到硬脂酸乳液中时进行搅拌且搅拌速度不低于100r/min。作为一种优选方案，搅拌速度为200r/min。
在上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法中，步骤D中，所述的水溶性润滑剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、甘油、尿素中的一种或几种的组合；且物料温度降低至不高于60℃。
上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法制得用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂。使用本润滑剂时可以不用稀释，直接在涂料配制过程中加入，加入量为绝干颜料的0.3-0.6％。
与现有的技术相比，本用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂及其制备方法的优点在于：设计合理、工艺简单、成本低、能改善涂料的流变性、固含量高、润滑效果好、粘度低，使用时无需稀释。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
本用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法包括以下步骤：
A、在除离子水中加入氢氧化钙，配制成第一悬浮液，该第一悬浮液中氢氧化钙重量占第一悬浮液重量的30-40％；加入占第一悬浮液重量0.5-2％的乳化剂，升温到30-50℃，乳化30-60分钟，制得氢氧化钙悬浮液备用；
B、在硬脂酸中加入除离子水，配制成第二悬浮液，该第二悬浮液中硬脂酸重量占第一悬浮液重量的50-60％；加入占第二悬浮液重量0.8-2％的复配乳化剂，搅拌，升温到80-85℃，制得硬脂酸乳化液备用；
C、在硬脂酸乳化液中快速加入配置好的氢氧化钙悬浮液，氢氧化钙悬浮液的添加量为氢氧化钙悬浮液中的氢氧化钙与硬脂酸乳化液中的硬脂酸的摩尔比不小于1∶1，然后在90-98℃反应25-35分钟；
D、将步骤C中的物料温度降低至不高于80℃，加入占物料重量20-30％的水溶性润滑剂，然后调整物料固含量为60-70％，制得用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂。
在步骤A中，乳化剂为非离子乳化剂；非离子乳化剂为MOA-3、MOA-7、OP-7、OP-10中的一种或其几种的组合。在步骤A中，乳化30-60分钟是在高速乳化机中进行的，高速乳化机为高剪切乳化机，乳化转速不小于1440r/min。
在步骤B中，搅拌速度为150-250r/min，且在搅拌过程中升温至不低于80℃；复配乳化剂含有非离子乳化剂和阴离子乳化剂，且非离子乳化剂和阴离子乳化剂的重量比为1∶5～5∶1。在步骤B中，非离子乳化剂为MOA-3、MOA-7、OP-7、OP-10中的一种或其几种的组合；阴离子乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺酸钠中的一种或几种的组合。在步骤B中，非离子乳化剂和阴离子乳化剂的优化重量比为1∶2～2∶1。
在步骤C中，氢氧化钙悬浮液的优化添加量为氢氧化钙悬浮液中的氢氧化钙与硬脂酸乳化液中的硬脂酸的摩尔比为1.5∶1。在步骤C中，氢氧化钙悬浮液滴加到硬脂酸乳液中时进行搅拌且搅拌速度不低于100r/min，搅拌速度最好为200r/min。在步骤D中，水溶性润滑剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、甘油、尿素中的一种或几种的组合；且物料温度降低至不高于60℃。
上述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法制得用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂。使用本润滑剂时可以不用稀释，直接在涂料配制过程中加入，加入量为绝干颜料的0.3-0.6％。
具体实施例一：
将53.3g氢氧化钙加入到78g水中，加入1.3gMOA-7乳化剂，搅拌升温到35℃，用高剪切乳化剂乳化30分钟，备用。将170.4g水加入到带有搅拌器和温度计的1000ml四口烧瓶中。搅拌，加入170.4g硬脂酸，1.12gMOA-7、1.6g壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸钠，升温至83℃，把乳化好的氢氧化钙乳液在12分钟左右滴加到硬脂酸乳液中，滴加过程物料温度急剧上升，物料粘度增大，当物料温度达到95-98℃时，反应5分钟后物料粘度下降，在90℃以上保温30分钟，物料呈乳白色均匀乳液。降温至物料为60℃，加入PEG40082.8g，尿素60g，搅匀，降温出料。其固含量为60％，粘度：355mpa.s。
具体实施例二：
将55.5g氢氧化钙加入到83g水中，加入2gMOA-3乳化剂，搅拌升温到35℃，用高剪切乳化剂乳化45分钟，备用。将116g水加入到带有搅拌器和温度计的1000ml四口烧瓶中。搅拌，加入142g硬脂酸，1.0gMOA-3、1.5g壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺酸钠，升温至83℃，把乳化好的氢氧化钙乳液在10分钟左右滴加到硬脂酸乳液中，滴加过程物料温度急剧上升，物料粘度增大，当物料温度达到95-98℃时，反应4分钟后物料粘度下降，在90℃以上保温30分钟，物料呈乳白色均匀乳液。降温至物料为60℃，加入PEG100032.3g，尿素80g，搅匀，降温出料。其固含量为62％，粘度：325mpa.s。
具体实施例三：
将55.5g氢氧化钙加入到83g水中，加入2gOP-10乳化剂，搅拌升温到40℃，用高剪切乳化剂乳化40分钟，备用。将126g水加入到带有搅拌器和温度计的1000ml四口烧瓶中。搅拌，加入190g硬脂酸，1.5gOP-10、1.5g壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸钠，升温至82℃，把乳化好的氢氧化钙乳液在10分钟左右滴加到硬脂酸乳液中，滴加过程物料温度急剧上升，物料粘度增大，当物料温度达到95-98℃时，反应6分钟后物料粘度下降，在90℃以上保温30分钟，物料呈乳白色均匀乳液。降温至物料为60℃，加入甘油53g，尿素84.8g，搅匀，降温出料。其固含量为67％，粘度：410mpa.s。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：
A、在除离子水中加入氢氧化钙，配制成第一悬浮液，该第一悬浮液中氢氧化钙重量占第一悬浮液重量的30-40％；加入占上述第一悬浮液重量0.5-2％的乳化剂，升温到30-50℃，乳化30-60分钟，制得氢氧化钙悬浮液备用；
B、在硬脂酸中加入除离子水，配制成第二悬浮液，该第二悬浮液中硬脂酸重量占第二悬浮液重量的50-60％；加入占上述第二悬浮液重量0.8-2％的复配乳化剂，搅拌，升温到80-85℃，制得硬脂酸乳化液备用；
C、在上述硬脂酸乳化液中快速加入配置好的上述氢氧化钙悬浮液，氢氧化钙悬浮液的添加量为氢氧化钙悬浮液中的氢氧化钙与硬脂酸乳化液中的硬脂酸的摩尔比不小于1∶1，然后在90-98℃反应25-35分钟；
D、将步骤C中的物料温度降低至不高于80℃，加入占上述物料重量20-30％的水溶性润滑剂，然后调整物料固含量为60-70％，制得用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂。
2.根据权利要求1所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述步骤A中，所述的乳化剂为非离子乳化剂；所述的非离子乳化剂为MOA-3、MOA-7、OP-7、OP-10中的一种或其几种的组合。
3.根据权利要求2所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述步骤A中，乳化30-60分钟是在高速乳化机中进行的，所述的高速乳化机为高剪切乳化机，乳化转速不小于1440r/min。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述的步骤B中，搅拌速度为150-250r/min，且在搅拌过程中升温至不低于80℃；所述的复配乳化剂含有非离子乳化剂和阴离子乳化剂，且非离子乳化剂和阴离子乳化剂的重量比为1∶5～5∶1。
5.根据权利要求4所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述的步骤B中，所述的非离子乳化剂为MOA-3、MOA-7、OP-7、OP-10中的一种或其几种的组合；所述的阴离子乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺酸钠中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求4所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述的步骤B中，所述的非离子乳化剂和阴离子乳化剂的重量比为1∶2～2∶1。
7.根据权利要求1或2或3所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述的步骤C中，氢氧化钙悬浮液的添加量为氢氧化钙悬浮液中的氢氧化钙与硬脂酸乳化液中的硬脂酸的摩尔比为1.5∶1。
8.根据权利要求7所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述的步骤C中，氢氧化钙悬浮液滴加到硬脂酸乳液中时进行搅拌且搅拌速度不低于100r/min。
9.根据权利要求1或2或3所述的用于造纸涂料的高固含量硬脂酸钙润滑剂制备方法，其特征在于，在上述的步骤D中，所述的水溶性润滑剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、甘油、尿素中的一种或几种的组合；且物料温度降低至不高于60℃。
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Application publication date: 20130710 Assignee: Zhejiang Kesike new materials Limited by Share Ltd Assignor: Zhejiang Kesike Chemical New Material Co., Ltd. Contract record no.: 2016330000003 Denomination of invention: High-solid content calcium stearate lubricant for paper coating and preparation method thereof Granted publication date: 20150930 License type: Exclusive License Record date: 20160129 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160429 Address after: 323000 Zhejiang Province, Lishui City Industrial Zone Shuige Road No. 5. Patentee after: Zhejiang Kesike new materials Limited by Share Ltd Address before: 323000 Zhejiang Province, Lishui City Industrial Zone Shuige Road No. 5. Patentee before: Zhejiang Kesike Chemical New Material Co., Ltd. |