CN103881753A

CN103881753A - 一种褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡及其制备方法

Info

Publication number: CN103881753A
Application number: CN201410144718.8A
Authority: CN
Inventors: 刘长胜; 罗国林
Original assignee: QUJIN ZHONGYI FINECHEMICAL CO Ltd
Current assignee: QUJIN ZHONGYI FINECHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2014-04-12
Filing date: 2014-04-12
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-04-12
Also published as: CN103881753B

Abstract

本发明公开了一种褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡及其制备方法。所述乳化型蜡的熔点为80～90℃，针入度为2～4，酸值为5～10mgKOH/g，皂化值为90～120mgKOH/g，灰分含量≤0.5%，树脂含量为15～20%。所述制备方法先将褐煤蜡600～800kg与溶剂按1∶1～3的质量比加入反应釜加热至蜡溶解，保温搅拌10～30min后按褐煤蜡质量的0.1～0.3%加入浓度20～40%的强酸，再将多元醇20～30kg加入反应釜，加热搅拌5～7h至反应物酸值达到5～10mgKOH/g。反应形成的共沸物经冷凝、分离后排除废水，不凝性气体中的溶剂经回收后与分离的溶剂一并回流至反应釜继续参与反应。所述方法工艺简单，设备通用性好，所制备的乳化型蜡具有良好的上光性、吸油性、可乳化性，乳化液蒸发后留下的蜡层耐热性、耐氧化性、耐水性强，与基础物粘结牢固，揩擦光亮度好，推广应用价值较高。

Description

一种褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡及其制备方法

技术领域

本发明属于褐煤蜡改性技术领域，进一步属于褐煤蜡酯化技术领域，具体涉及一种褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡及其制备方法。

背景技术

我国是褐煤储量大国之一，从褐煤中提取出来的褐煤蜡主要由长链脂肪酸（蜡酸）与长链脂肪醇（蜡醇）所构成的长链脂肪酯（蜡酯），部分游离蜡酸，少部分蜡醇、蜡酮、脂肪烃等组成，具有熔点高、化学稳定性好、机械强度高、导电性低、耐湿等优良特性。由于褐煤蜡来源于成煤植物的有机化合物，无致癌作用，因而在日用品、轻化工、纺织、造纸、印染工业得到越来越广泛的应用。褐煤蜡的酯化精制主要是利用蜡中含有的脂肪酸在强酸的催化作用下，与多元醇进行反应，改善蜡的一系列物化性质，满足下游产品的不同需求。在此基础上，本发明旨在研发一种褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡及其制备方法，通过优化褐煤蜡酯化反应的各项工艺条件，进一步改善褐煤蜡的可乳化性、上光性和吸油性，制取性能优良的乳化型蜡制品，拓展褐煤蜡改性乳化液的应用范围，提高褐煤蜡生产的经济附加值。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡；第二目的在于提供所述乳化型蜡的制备方法。

本发明的第一目的是这样实现的，所述褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡的熔点为80~90℃，针入度为2~4，酸值为5~10mgKOH/g，皂化值为90~120mgKOH/g，灰分含量≤0.5%，树脂含量为15~20%。

本发明的第二目的是这样实现的，所述褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡的制备方法，包括溶解、均质、酯化及回流工序，具体包括：

A、溶解：将褐煤蜡600~800kg与溶剂按1:1~3的质量比加入反应釜中，加热至褐煤蜡溶解；

B、均质：开启搅拌桨，保温搅拌10~30min，至蜡液与溶剂混合均匀；

C、酯化：按褐煤蜡质量的0.1~0.3%加入浓度20~40%的强酸，再将多元醇20~30kg缓慢加入反应釜中，加热搅拌反应5~7h，直至反应物的酸值达到5~10mgKOH/g；

D、回流：溶剂与酯化反应中产生的水形成的共沸物经冷凝、分离后，排除废水，冷凝、分离过程中的不凝性气体中的溶剂经回收后，与分离出的溶剂一并回流至反应釜，继续参与反应循环。

本发明从以下几方面对褐煤蜡酯化反应的各项工艺条件进行了优化：在溶剂选择上，本发明优选了甲苯作为溶剂和脱水剂，脱水速度适中，有利于酯化反应的正向进行，提高酯化率；在催化剂的选择上，本发明选择的对甲苯磺酸对反应具有良好的催化作用，且性质温和，不会引起其它副反应；在溶解及酯化温度的选择上，本发明所设定的温度区间保证了褐煤蜡的充分溶解，与多元醇混合更加均匀，有利于提高成品蜡的品质，提高反应速度的同时避免了过高反应温度易造成的酯类分解；在酯化时间的选择上，本发明所设定的反应时间保证了酯化反应的充分进行，提高了成品乳化型蜡的得率，经济效益显著。

此外，本发明所述方法原料来源广泛，生产工艺简单，设备通用性好，所制备的乳化型蜡具有良好的上光性、吸油性、可乳化性及良好的乳化液稳定性，该乳化型蜡所含的亲水基团与憎水基团的有利比例，使其能被制成极细分散的稳定乳化液。当乳化液水分蒸发后，留下似胶膜的蜡层，耐热性、耐氧化性强，与基础物粘结牢固，并且有很好的揩擦光亮度。此外，这种蜡膜还具有很好的憎水作用，可防止处理过的表面渗入水，推广应用价值较高。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图；

图中：1-反应釜，2-蜡中间槽，3-成型机，4-化学原料高位槽，5-催化剂高位槽，6-添加剂高位槽，7-冷凝器，8-油水分离器，9-尾气吸收装置。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡的熔点为80~90℃，针入度为2~4，酸值为5~10mgKOH/g，皂化值为90~120mgKOH/g，灰分含量≤0.5%，树脂含量为15~20%。

本发明所述的褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡的制备方法，包括溶解、均质、酯化及回流工序，具体包括：

所述的溶解是将褐煤蜡600~800kg与溶剂按1:1~3的质量比加入反应釜中，加热至褐煤蜡溶解；

所述的均质指的是开启搅拌桨，保温搅拌10~30min，至蜡液与溶剂混合均匀；

所述的酯化是按褐煤蜡质量的0.1~0.3%加入浓度20~40%的强酸，再将多元醇20~30kg缓慢加入反应釜中，加热搅拌反应5~7h，直至反应物的酸值达到5~10mgKOH/g；

所述的回流指的是溶剂与酯化反应中产生的水形成的共沸物经冷凝、分离后，排除废水，冷凝、分离过程中的不凝性气体中的溶剂经回收后，与分离出的溶剂一并回流至反应釜，继续参与反应循环。

所述的溶解工序中褐煤蜡的酸值为30-50mgKOH/g。

所述的褐煤蜡也可以替换为S蜡。

所述的溶解工序中使用的溶剂可以为苯、甲苯、二甲苯或环己烷中的任一种。

所述的溶剂优选甲苯。

所述的溶解终温为90~100℃，所述的保温温度为90~100℃，所述的反应温度为100~120℃。

所述的酯化工序中使用的多元醇可以为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、丙三醇、聚甘油、失水山梨醇或聚乙二醇中的任一种。

所述的多元醇优选为乙二醇、丙二醇、丁二醇或丙三醇中的任一种。

所述的多元醇的加入量要求过量，根据褐煤蜡的酸值，按照酸醇摩尔比1：1.2~1.5加入。

所述的酯化工序中使用的强酸可以为硫酸、苯磺酸或对甲苯磺酸中的任一种。

所述的强酸优选对甲苯磺酸。

所述的搅拌速度为120~160r/min。

实施例1

将褐煤蜡650kg与苯按1:3的质量比加入反应釜中，逐渐加热升温至95~96℃，待褐煤蜡充分溶解。然后开启搅拌桨，以120r/min的速度保温搅拌30min，至蜡液与苯混合均匀。接着按褐煤蜡质量的0.1%加入浓度40%的硫酸，再将乙二醇23kg缓慢加入反应釜中，于114~120℃以同样的转速继续加热回流搅拌7h，直至反应物的酸值达到8mgKOH/g。苯与酯化反应中产生的水形成的共沸物经冷凝、分离后，排除废水，冷凝、分离过程中的不凝性气体中的苯经回收后，与分离出的苯一并回流至反应釜，继续参与反应循环。

实施例2

将褐煤蜡700kg与甲苯按1:2的质量比加入反应釜中，逐渐加热升温至96~98℃，待褐煤蜡充分溶解。然后开启搅拌桨，以140r/min的速度保温搅拌20min，至蜡液与甲苯混合均匀。接着按褐煤蜡质量的0.2%加入浓度30%的对甲苯磺酸，再将丙三醇28kg缓慢加入反应釜中，于107~112℃以同样的转速继续加热回流搅拌6h，直至反应物的酸值达到7mgKOH/g。甲苯与酯化反应中产生的水形成的共沸物经冷凝、分离后，排除废水，冷凝、分离过程中的不凝性气体中的甲苯经回收后，与分离出的甲苯一并回流至反应釜，继续参与反应循环。

实施例3

将褐煤蜡600kg与环己烷按1:1的质量比加入反应釜中，逐渐加热升温至92~94℃，待褐煤蜡充分溶解。然后开启搅拌桨，以150r/min的速度保温搅拌10min，至蜡液与环己烷混合均匀。接着按褐煤蜡质量的0.3%加入浓度20%的苯磺酸，再将丁二醇26kg缓慢加入反应釜中，于100~106℃以同样的转速继续加热回流搅拌5h，直至反应物的酸值达到10mgKOH/g。环己烷与酯化反应中产生的水形成的共沸物经冷凝、分离后，排除废水，冷凝、分离过程中的不凝性气体中的环己烷经回收后，与分离出的环己烷一并回流至反应釜，继续参与反应循环。

实施例4

将褐煤蜡800kg与二甲苯按1:1.5的质量比加入反应釜中，逐渐加热升温至90~94℃，待褐煤蜡充分溶解。然后开启搅拌桨，以130r/min的速度保温搅拌15min，至蜡液与二甲苯混合均匀。接着按褐煤蜡质量的0.15%加入浓度35%的苯磺酸，再将丙二醇20kg缓慢加入反应釜中，于103~110℃以同样的转速继续加热回流搅拌5.5h，直至反应物的酸值达到9mgKOH/g。二甲苯与酯化反应中产生的水形成的共沸物经冷凝、分离后，排除废水，冷凝、分离过程中的不凝性气体中的二甲苯经回收后，与分离出的二甲苯一并回流至反应釜，继续参与反应循环。

实施例5

将褐煤蜡750kg与甲苯按1:2.5的质量比加入反应釜中，逐渐加热升温至97~100℃，待褐煤蜡充分溶解。然后开启搅拌桨，以160r/min的速度保温搅拌25min，至蜡液与甲苯混合均匀。接着按褐煤蜡质量的0.25%加入浓度25%的硫酸，再将失水山梨醇30kg缓慢加入反应釜中，于112~119℃以同样的转速继续加热回流搅拌6.5h，直至反应物的酸值达到5mgKOH/g。甲苯与酯化反应中产生的水形成的共沸物经冷凝、分离后，排除废水，冷凝、分离过程中的不凝性气体中的甲苯经回收后，与分离出的甲苯一并回流至反应釜，继续参与反应循环。

Claims

1.一种褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡，其特征在于所述乳化型蜡的熔点为80~90℃，针入度为2~4，酸值为5~10mgKOH/g，皂化值为90~120mgKOH/g，灰分含量≤0.5%，树脂含量为15~20%。

2.一种根据权利要求1所述的褐煤蜡酯化精制的乳化型蜡的制备方法，其特征在于包括溶解、均质、酯化及回流工序，具体包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤A所述的溶剂可以为苯、甲苯、二甲苯或环己烷中的任一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的溶剂为甲苯。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤C所述的多元醇可以为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、丙三醇、聚甘油、失水山梨醇或聚乙二醇中的任一种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤C所述的多元醇可以为乙二醇、丙二醇、丁二醇或丙三醇中的任一种。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤C所述的强酸可以为硫酸、苯磺酸或对甲苯磺酸中的任一种。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤A所述的溶解终温为90~100℃，步骤B所述的保温温度为90~100℃，步骤C所述的反应温度为100~120℃。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤B及步骤C所述的搅拌速度为120~160r/min。