CN103351702A - 一种双亲水基表面活性剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明涉及一种双亲水基表面活性剂及其制备方法和应用，其化学结构式为

Description

一种双亲水基表面活性剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于废纸脱墨技术领域，涉及一种可用于废纸脱墨的表面活性剂，特别涉及一种双亲水基表面活性剂及其制备方法和应用。
背景技术
废纸的再生利用不仅投资少，而且可节约森林资源、降低能量消耗并有利于环境保护，因此得到了世界各国的普遍重视。废纸再生利用的关键环节是废纸脱墨，脱墨剂是废纸脱墨中的主要助剂，脱墨剂的效果很大程度上决定着再生纸的质量高低。国产脱墨剂大多由市售的阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配而成，随着新的印刷技术的发展，印刷品的光泽性和牢固性也在不断的提高，例如紫外光固化油墨、激光打印和静电复印油墨的应用等，这些新型油墨的出现使得废纸的脱墨变得越来越困难，现有的国产脱墨剂越来越不能满足生产高档再生纸的要求。研究开发可用于废纸脱墨的新型表面活性剂已成为我国造纸科研工作者的科研课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双亲水基表面活性剂及其制备方法和应用，该双亲水基表面活性剂具有良好的脱墨效果。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种双亲水基表面活性剂，其化学结构式如式（1）所示，
Figure BDA00003467350700021
其中n=4、9或13。
双亲水基表面活性剂的制备方法，具体步骤如下，
将A mol聚乙二醇（PEG）加入反应器中，搅拌下加热至50～90℃，然后将B mol六亚甲基二异氰酸酯(HDI)滴加入反应器中，滴完后继续搅拌并保温反应60～120min，然后降至室温，得双亲水基表面活性剂；其中A:B=2:1。
所述的聚乙二醇为PEG-200、PEG-400或PEG-600。
所述的搅拌速度为250～300r/min。
所述的将六亚甲基二异氰酸酯滴加入反应器所需的时间为30min。
双亲水基表面活性剂作为脱墨剂在废纸脱墨中的应用。
双亲水基表面活性剂在制备脱墨剂中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供的双亲水基表面活性剂与市售的小分子表面活性剂相比，双亲水基表面活性剂的分子链更长，对印刷油墨的分散、捕集和洗涤能力更强。双亲水基表面活性剂不仅能够单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，脱墨效果好，再生纸张白度高，残余油墨量少。而且双亲水基表面活性剂还可与市售的表面活性剂复配，用于制备对废纸进行脱墨的脱墨剂，制得的脱墨剂同样具有优于市售脱墨剂的脱墨效果，脱墨后的再生纸张白度高、残余油墨量少，因此双亲水基表面活性剂具有良好的应用前景。
本发明提供的双亲水基表面活性剂的制备方法简单易行、原料易得，制备周期短，反应温度低，所需的反应设备简单常见，易于工业化生产。
具体实施方式
双亲水基表面活性剂，其化学结构式如式（1）所示，
其中n=4、9、13，其亲油链段来源于HDI，双亲水链段来源于PEG。
本发明提供的双亲水基表面活性剂的制备方法，其反应原理如下：
下面以具体实施例对本发明的双亲水基表面活性剂的制备方法作进一步详细描述，并对制备出的双亲水基表面活性剂的的脱墨效果进行了测试。
实施例1
将2mol PEG-200加入反应器中，在300r/min的搅拌速度下加热至50℃，然后在30min内将1mol六亚甲基二异氰酸酯(HDI)滴加入反应器中，滴完后继续以250r/min的速度搅拌并保温反应60min至反应结束，然后降至室温，得到的白色蜡状固体即为双亲水基表面活性剂。实施例1制得的双亲水基表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为脱墨剂-1（结构式中n=4）。
脱墨剂-1的红外吸收光谱图中，其主要吸收峰及其归属为：
3330.462cm-1为氨基甲酸酯链节中N-H的伸缩振动吸收峰；2866.71cm-1～2931.27cm-1为饱和C-H对称与不对称伸缩振动吸收峰；1708.622cm-1为氨基甲酸酯链节中羰基C=O的伸缩振动峰；1535.06cm-1为氨基甲酸酯链节中N-H的弯曲振动和C-N伸缩振动合频峰；1458.70cm-1为-CH2的弯曲振动吸收峰；1253.50cm-1为氨基甲酸酯链节中C-O的伸缩振动吸收峰；2270cm-1处-NCO的特征峰消失，说明反应已经完成。
脱墨剂-1的1HNMR谱图中，其各峰及其归属如下：
δ=4.1～4.3为
Figure BDA00003467350700041
δ=3.3～3.8为OCH2*CH2O；
δ=4.9～6.5为
Figure BDA00003467350700042
δ=1.1～1.3为NHCH2(CH2)4CH2NH中的CH2中质子的吸收峰。
通过以上红外光谱及核磁共振谱可以表明，合成产物为预期产物。
实施例2
将2mol PEG-400加入反应器中，在250r/min的搅拌速度下加热至70℃，然后在30min内将1mol六亚甲基二异氰酸酯(HDI)滴加入反应器中，滴完后继续以300r/min的速度搅拌并保温反应90min至反应结束，然后降至室温，得到的白色蜡状固体即为双亲水基表面活性剂。实施例2制得的双亲水基表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为脱墨剂-2（结构式中n=9）。
实施例3
将2mol PEG-600加入反应器中，300r/min的搅拌速度下加热至90℃，然后在30min内将1mol六亚甲基二异氰酸酯(HDI)滴加入反应器中，滴完后继续以280r/min的速度搅拌并保温反应120min至反应结束，然后降至室温，得到的白色蜡状固体即为双亲水基表面活性剂。实施例3制得的双亲水基表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为脱墨剂-3（结构式中n=13）。
脱墨实验及结果
将脱墨剂-1、脱墨剂-2、脱墨剂-3、复配脱墨剂-1、复配脱墨剂-2、市售脱墨剂-1(XDTM型脱墨剂，青州市鑫帝化工有限公司)和市售脱墨剂-2(TM型脱墨剂，图们市方正化工助剂厂)分别单独作为脱墨剂，进行废纸脱墨实验。
其中，复配脱墨剂-1为按质量比为1:1:1将脱墨剂-1、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）和硬脂酸混合后得到的；复配脱墨剂-2为按质量比为1:2:1将脱墨剂-1、AEO-9和硬脂酸混合后得到的。
脱墨工艺
1．废纸：称取20g废新闻纸，撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀备整个实验过程使用。
2．工艺参数：碎浆浓度6%，碎浆温度60℃，碎浆时间30min，熟化时间30min，稀释浓度1.5%。
3．脱墨药品及其用量：
NaOH     绝干废纸质量的1%
Na2SiO3  绝干废纸质量的3%
脱墨剂   绝干废纸质量的0.2%
4．脱墨方法：先将上述脱墨药品加入60℃温水中，搅拌溶解后加入待脱墨的废纸片，在一定速度下碎浆30min，然后熟化30min，再将纸浆洗涤、浓缩、抄片，抄片定量为60±3g/m2，在105℃±3℃的烘箱中烘干后进行检测。
脱墨结果
脱墨剂-1、脱墨剂-2、脱墨剂-3、复配脱墨剂-1、复配脱墨剂-2、市售脱墨剂-1和市售脱墨剂-2的脱墨效果对比结果如表1所示。其中白度采用YZ-Q-48B型白度测定仪测定，残余油墨量用AutoSpec软件测定。
表1脱墨效果对比结果
Figure BDA00003467350700061
从表1可以看出，用本发明制备的脱墨剂-1、脱墨剂-2、脱墨剂-3、复配脱墨剂-1和复配脱墨剂-2脱墨后的再生纸张白度高于用市售脱墨剂-1和市售脱墨剂-2脱墨后的再生纸张白度，且用本发明制备的脱墨剂-1、脱墨剂-2、脱墨剂-3、复配脱墨剂-1和复配脱墨剂-2脱墨后纸张上的残余油墨量明显低于用市售脱墨剂-1和市售脱墨剂-2脱墨后纸张上的残余油墨量。这是因为本发明提供的双亲水基表面活性剂与市售的脱墨剂相比，双亲水基表面活性剂的分子链更长，对印刷油墨的分散、捕集和洗涤能力更强。双亲水基表面活性剂不仅能够单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，脱墨效果好，再生纸张白度高，残余油墨量少。而且双亲水基表面活性剂还可与市售的表面活性剂复配用于制备对废纸进行脱墨的脱墨剂，制得的脱墨剂同样具有优于市售脱墨剂的脱墨效果，脱墨后的再生纸张白度高、残余油墨量少，因此双亲水基表面活性剂具有良好的应用前景。

Claims (7)

1.一种双亲水基表面活性剂，其特征在于：其化学结构式如式（1）所示，
Figure FDA00003467350600011
其中n=4、9或13。
2.一种如权利要求1所述的双亲水基表面活性剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下，
将A mol聚乙二醇加入反应器中，搅拌下加热至50～90℃，然后将B mol六亚甲基二异氰酸酯滴加入反应器中，滴完后继续搅拌并保温反应60～120min，然后降至室温，得双亲水基表面活性剂；其中A:B=2:1。
3.根据权利要求2所述的双亲水基表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的聚乙二醇为PEG-200、PEG-400或PEG-600。
4.根据权利要求2所述的双亲水基表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的搅拌速度为250～300r/min。
5.根据权利要求2所述的双亲水基表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的将六亚甲基二异氰酸酯滴加入反应器所需的时间为30min。
6.如权利要求1所述的双亲水基表面活性剂作为脱墨剂在废纸脱墨中的应用。
7.如权利要求1所述的双亲水基表面活性剂在制备脱墨剂中的应用。
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