CN103360860B

CN103360860B - 一种aip 型非离子表面活性剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103360860B
Application number: CN201310280484.5A
Authority: CN
Inventors: 张昌辉; 雷莉娜; 李翔虹
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: CN103360860A

Abstract

本发明提供了一种AIP型非离子表面活性剂及其制备方法和应用，其化学结构式为

Description

一种AIP 型非离子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AIP型非离子表面活性剂及其制备方法和应用。

背景技术

废纸回用具有节省原生纤维资源、减少环境污染、简化工艺流程、降低能耗等优点，不仅具有良好的经济效益，也具有良好的社会效益，它直接关系到环境治理与资源保护的国计民生问题，废纸回收利用的关键就是脱墨化学处理。脱墨剂是废纸处理过称中的一种重要化学品，其脱墨性能的好坏直接影响再纤维的品质。

现今所使用的废纸脱墨剂多为一些低分子表面活性剂类化合物和少部分高分子表面活性剂，如阴离子型的烷基脂肪酸盐、烷基苯磺酸盐和烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐；非离子型的烷基醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚；聚丙烯酸类、阳离子双酰胺类等及它们的复配产品。但是，随着印刷技术的发展和各种不同品质新型印刷油墨的出现，现有的脱墨剂越来越不能满足生产高档再生纸的要求。因此，研发可用于废纸脱墨的新型表面活性剂，提高废纸脱墨的水平，已成为人们关注的研究课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AIP型非离子表面活性剂及其制备方法和应用，该AIP型非离子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AIP型非离子表面活性剂，其化学结构式如式（1）所示，

其中m=3或7，n=4、9或13。

一种AIP型非离子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

1）先将A mol异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）加入反应器中，搅拌下加热至50～70℃；

2）然后在快速搅拌条件下将B mol烷基醇聚氧乙烯醚（AEO）滴加入反应器中，滴完后继续搅拌并保温反应60～90min；

3）再在搅拌条件下将C mol聚乙二醇（PEG）加入反应器中，在60～90℃的温度下继续反应90～120min，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂；其中A:B:C=1:1:1。

所述步骤1）中的搅拌速度为200～300r/min。

所述步骤2）中的烷基醇聚氧乙烯醚为月桂醇聚氧乙烯醚-3（AEO-3）或月桂醇聚氧乙烯醚-7（AEO-7）。

所述步骤2）中的搅拌速度为400～500r/min。

所述步骤2）中烷基醇聚氧乙烯醚的滴加速度为10～15d/min。

所述步骤3）中的聚乙二醇为PEG-200、PEG-400或PEG-600。

所述步骤3）中的搅拌速度为200～300r/min；用1～5s的时间将聚乙二醇加入反应器中。

AIP型非离子表面活性剂作为脱墨剂在废纸脱墨中的应用。

AIP型非离子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AIP型非离子表面活性剂与市售的小分子表面活性剂相比，AIP型非离子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。AIP型非离子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AIP型非离子表面活性剂还可与市售的脱墨剂进行复配，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AIP型非离子表面活性剂具有良好的应用前景。

本发明提供的AIP型非离子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

AIP型非离子表面活性剂，其化学结构式如式（1）所示，

其中m=3或7，n=4、9或13。

本发明提供的AIP型非离子表面活性剂的制备方法，其反应原理如下：

第一步反应：

下面以具体实施例对本发明的AIP型非离子表面活性剂的制备方法作进一步详细描述，并对制备出的AIP型非离子表面活性剂的的脱墨效果进行了测试。

实施例1

1）将1mol异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）加入反应器中，在250r/min的搅拌速度下加热至50℃；

2）然后在500r/min的搅拌速度下将1mol月桂醇聚氧乙烯醚-3（AEO-3）以15d/min的滴速缓慢滴加入反应器中，滴完后继续搅拌保温反应60min；

3）再在250r/min的搅拌速度下将1mol PEG-200在3s的时间内快速加入到反应器中，在60℃的温度下继续反应90min至反应结束，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂。实施例1制得的AIP型非离子表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为AIP-1(结构式中m=3，n=4)。

实施例2

1）将1mol异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）加入反应器中，在200r/min的搅拌速度下加热至50℃；

2）然后在400r/min的搅拌速度下将1mol月桂醇聚氧乙烯醚-3（AEO-3）以10d/min的滴速缓慢滴加入反应器中，滴完后继续搅拌保温反应60min；

3）再在200r/min的搅拌速度下将1mol PEG-400在5s的时间内快速加入到反应器中，在70℃的温度下继续反应105min至反应结束，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂。实施例2制得的AIP型非离子表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为AIP-2(结构式中m=3，n=9)。

实施例3

3）再在250r/min的搅拌速度下将1mol PEG-600在3s的时间内快速加入到反应器中，在80℃的温度下继续反应120min至反应结束，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂。实施例3制得的AIP型非离子表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为AIP-3(结构式中m=3，n=13)。

AIP-3的分子结构如下：

下面对AIP-3进行IR、1H NMR分析。

1．IR分析

通过对实施例3所制得的目标产物AIP-3进行IR分析，由IR谱图可见，3332cm^-1为氨基甲酸酯链节中N-H的伸缩振动吸收峰，1536cm^-1为N-H的弯曲振动和C-N的伸缩振动合频峰；2800～3000cm^-1为饱和C-H对称与不对称伸缩振动吸收峰；1720cm^-1为氨基甲酸酯链节中羰基C=O的伸缩振动吸收峰；1246cm^-1为氨基甲酸酯链节C-O的伸缩振动吸收峰；1110cm^-1为聚醚C-O-C的特征吸收峰，说明烷基醇聚氧乙烯醚(AEO-3)和聚乙二醇(PEG-400)分别与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)进行了亲核加成反应，得到了AIP型非离子表面活性剂AIP-3。

2．¹H NMR

通过对实施例3所制得的目标产物AIP-3进行¹H NMR分析，由谱图可见，其各峰的归属如下：

δ=3.3～3.8为：OCH₂*CH₂*O，聚醚碳原子上的H原子；δ=0.8～1.5为：IPDI中六元环的CH₃*；δ=7.309为：溶剂CDCl₃上的D原子。

以上¹H NMR数据进一步表明合成产物为AIP型非离子表面活性剂AIP-3。

实施例4

1）将1mol异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）加入反应器中，在250r/min的搅拌速度下加热至70℃；

2）然后在500r/min的搅拌速度下将1mol月桂醇聚氧乙烯醚-7（AEO-7）以15d/min的滴速缓慢滴加入反应器中，滴完后继续搅拌保温反应80min；

3）再在250r/min的搅拌速度下将1mol PEG-200在3s的时间内快速加入到反应器中，在70℃的温度下继续反应90min至反应结束，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂。实施例4制得的AIP型非离子表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为AIP-4(结构式中m=7，n=4)。

实施例5

3）再在250r/min的搅拌速度下将1mol PEG-400在3s的时间内快速加入到反应器中，在80℃的温度下继续反应105min至反应结束，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂。实施例5制得的AIP型非离子表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为AIP-5(结构式中m=7，n=9)。

实施例6

1）将1mol异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）加入反应器中，在300r/min的搅拌速度下加热至70℃；

2）然后在450r/min的搅拌速度下将1mol月桂醇聚氧乙烯醚-7（AEO-7）以12d/min的滴速缓慢滴加入反应器中，滴完后继续搅拌保温反应90min；

3）再在300r/min的搅拌速度下将1mol PEG-600在1s的时间内快速加入到反应器中，在90℃的温度下继续反应120min至反应结束，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂。实施例1制得的AIP型非离子表面活性剂单独作为脱墨剂用于废纸脱墨，记为AIP-6(结构式中m=7，n=13)。

脱墨实验及结果

将AEO-3、AEO-7、AIP-1、AIP-2、AIP-3、AIP-4、AIP-5、AIP-6、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1:2:1将脱墨剂AIP-3、AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠）和市售脱墨剂-1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AIP-3、AES和市售脱墨剂-2混合后得到。

脱墨工艺：

1．废纸：称取20g废期刊纸，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：

AEO-3、AEO-7、AIP-1、AIP-2、AIP-3、AIP-4、AIP-5、AIP-6、复配脱墨剂-1、复配脱墨剂-2、市售脱墨剂-1及市售脱墨剂-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

从表1可以看出，用本发明制备的AIP-1、AIP-2、AIP-3、AIP-4、AIP-5、AIP-6、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AEO-3、AEO-7、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AIP-1、AIP-2、AIP-3、AIP-4、AIP-5、AIP-6、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AEO-3、AEO-7、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AIP型非离子表面活性剂与市售的小分子表面活性剂相比，AIP型非离子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。AIP型非离子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AIP型非离子表面活性剂还可与市售的脱墨剂进行复配，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、残余油墨量低。因此AIP型非离子表面活性剂具有良好的应用前景。

Claims

1.一种AIP型非离子表面活性剂，其特征在于：其化学结构式如式(1)所示，

其中m＝3或7，n＝4、9或13。

2.一种AIP型非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)先将A mol异佛尔酮二异氰酸酯加入反应器中，搅拌下加热至50～70℃；

2)然后在搅拌条件下将B mol烷基醇聚氧乙烯醚滴加入反应器中，滴完后继续搅拌并保温反应60～90min；其中烷基醇聚氧乙烯醚为月桂醇聚氧乙烯醚-3或月桂醇聚氧乙烯醚-7；

3)再在搅拌条件下将C mol聚乙二醇加入反应器中，在60～90℃的温度下继续反应90～120min，然后降至室温，得AIP型非离子表面活性剂；其中A:B:C＝1:1:1，聚乙二醇为PEG-200、PEG-400或PEG-600。

3.根据权利要求2所述的AIP型非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的搅拌速度为200～300r/min。

4.根据权利要求2所述的AIP型非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的搅拌速度为400～500r/min。

5.根据权利要求2所述的AIP型非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中烷基醇聚氧乙烯醚的滴加速度为10～15d/min。

6.根据权利要求2所述的AIP型非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中的搅拌速度为200～300r/min；用1～5s的时间将聚乙二醇加入反应器中。

7.如权利要求1所述的AIP型非离子表面活性剂作为脱墨剂在废纸脱墨中的应用。

8.如权利要求1所述的AIP型非离子表面活性剂在制备脱墨剂中的应用。