一种过碳酸钠防结块乳液及其制备、使用方法
技术领域
本发明涉及一种无机盐的防结块剂,具体涉及一种过碳酸钠防结块乳液及其制备、使用方法。
背景技术
过碳酸钠又名过氧碳酸钠,是双氧水与碳酸钠的加成复合物,为白色流动性良好的细小固体颗粒。具有无臭、无毒、无污染的特点,在水中分解出活性氧,具有很强的去污能力及漂白能力,是目前应用最广泛的洗涤助剂,同时其作为水体增氧剂也得到广泛的应用。
在过碳酸钠的储存过程中都存在结块的问题,由于产品结块,给过碳酸钠的使用造成了极大的不便。过碳酸钠结块属于无机盐类的结块,结块机理目前被普遍认为的主要有四种理论。1)晶桥理论;2)毛细管吸附理论;3)化学反应理论;4)塑性变形理论。这四种理论都认为结块是由于温度变化、水份迁移、物质重结晶等因素引起的。
在实际生产中,为了防止过碳酸钠产品的结块,可以采取以下措施:1)提高颗粒的均匀度,并适当增加颗粒粒径;2)降低过碳酸钠产品的水份;3)降低过碳酸钠产品的包装温度;4)降低过碳酸储存时的堆包高度及改善储存条件;5)为了提高过碳酸钠的湿稳定性而对过碳酸钠进行涂衣。尽管采取了以上措施,过碳酸钠的结块还是不可避免。为了提高过碳酸钠的湿稳定性而对过碳酸钠进行涂衣的防结块效果较好,但涂衣物料成本高,涂衣包膜材料用量大,提高了过碳酸钠的生产成本。
中国专利:申请公布号为CN102616752A,申请公布日为2012年8月1日的发明专利公开了一种过碳酸钠防结块剂组合物及其应用,该防结块剂由分散剂、渗透剂及憎水剂按45‐70∶20‐40∶5‐15的比例组成,应用时将防结块剂用水溶解后均匀涂覆到过碳酸钠颗粒表面或将防结块剂制成粉剂与过碳酸钠混合。虽然该发明不影响过碳酸钠的稳定性及各种使用要求,还具有助洗功能,适合于工业化生产使用,但仍有以下缺陷:
1、该发明选用的憎水剂为硬脂酸或硬脂酸钠,其微溶于冷水,得到的防结块剂与水混合后容易产生分层现象,导致组份不均一,从而影响其防结块效果;
2、该发明提出了将防结块剂制成粉剂与过碳酸钠混合的设计,一方面,防结块粉剂的制备工艺较为复杂,生产成本高,另一方面,防结块粉剂的使用范围较窄,当过碳酸钠的生产工艺为包装前筛分时,由于筛分时会把防结块粉剂筛除,因此其无法使用于该生产工艺中。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的防结块效果较差的问题,提供一种能够显著提高防结块效果的过碳酸钠防结块乳液及其制备、使用方法。
为实现以上目的,本发明提供了以下技术方案:
一种过碳酸钠防结块乳液,该防结块乳液的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂2‐10、分散剂10‐30、乳化剂10‐30、疏水剂5‐20、水30‐60,其中,所述高分子成膜剂为聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。
所述聚乙二醇的分子量为600‐1200,聚乙烯醇的分子量为20000‐30000。
所述分散剂为丙烯酸-丙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物中的至少一种。
所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐中的至少一种。
所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐中的至少两种。
所述疏水剂为软脂酸、硬脂酸中的至少一种。
所述防结块乳液的原料组成还包括皂化剂,该皂化剂为重量百分比浓度是20%‐35%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液,其与高分子成膜剂的重量比为2‐5∶2‐10。
一种所述过碳酸钠防结块乳液的制备方法,该制备方法依次包括以下步骤:
步骤一:将水按所需量加入配料釜中并加热至70‐80℃;
步骤二:先按所需比例投加高分子成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂以形成待混合体系,再将待混合体系加热至80‐90℃后混合均匀以得到混合液;
步骤三:先采用高压均质机对所述混合液进行均质化,然后将经均质化的混合液冷却至室温即得到防结块乳液,其中,所述均质化压力为20‐40MPa,均质化温度为80‐90℃。
所述防结块乳液的原料组成还包括皂化剂,该皂化剂为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液,其与高分子成膜剂的重量比为2‐5∶2‐10,且氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液的重量百分比浓度均为20%‐35%;
所述步骤二中,将待混合体系加热至80‐90℃混合均匀后,先向配料釜中缓慢滴入皂化剂,然后于80‐90℃下保温25‐35min以得到混合液。
一种所述过碳酸钠防结块乳液的使用方法,其特征在于:
该使用方法依次包括以下工艺:
防结块乳液制备工艺:
步骤一:将水按所需量加入配料釜中并加热至70‐80℃;
步骤二:先按所需比例投加高分子成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂以形成待混合体系,再将待混合体系加热至80‐90℃后混合均匀以得到混合液;
步骤三:先采用高压均质机对所述混合液进行均质化,然后将经均质化的混合液冷却至室温即得到防结块乳液,其中,所述均质化压力为20‐40MPa,均质化温度为80‐90℃;
防结块乳液使用工艺:
先采用计量泵将制备的防结块乳液泵入过碳酸钠干燥沸腾床的物料进口部位,同时使用压缩空气对防结块乳液进行雾化,然后将雾化后的防结块乳液均匀涂覆在过碳酸钠颗粒表面,最后对涂覆有防结块乳液的过碳酸钠颗粒进行干燥,其中,所述防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.15‐0.25∶100。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明一种过碳酸钠防结块乳液的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂2‐10、分散剂10‐30、乳化剂10‐30、疏水剂5‐20、水30‐60,其中,高分子成膜剂为聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种,该高分子成膜剂具有很强的亲水性,其在水中能够分散成网状结构,并在分散剂的作用下分散到过碳酸钠颗粒表面后形成一层高分子膜,通过吸附在过碳酸钠颗粒表面来阻止水份的迁移,从而防止晶桥的产生,具有良好的防结块作用;疏水剂则在乳化剂的作用下与水形成水包油型的乳液分散于过碳酸钠颗粒表面形成疏水膜,从而提高防结块效果。因此,本发明的防结块效果显著。
2、本发明一种过碳酸钠防结块乳液中的乳化剂为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐中的至少一种,该乳化剂中不仅含有亲水性强的磺酸基团、硫酸基团或羟基基团,而且含有疏水性的烷烃长链,在过碳酸钠颗粒间发生重结晶时,乳化剂的亲水基团参与结晶,能够起到干扰结晶的作用,使结晶松散,乳化剂的疏水基团则排列在高分子膜的外表,阻档外部水份的侵入,从而进一步增强防结块效果。因此,本发明有效改善了防结块效果。
3、本发明一种过碳酸钠防结块乳液的原料组成还包括皂化剂,且皂化剂为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液,该皂化剂的加入使得疏水剂转换成具有表面活性的脂肪酸盐,提高其分散性能,形成更均匀的疏水膜,疏水性能更佳,同时还可使分散剂在过碳酸钠颗粒表面干燥后形成一部分盐,进而提高包裹在过碳酸钠颗粒表面的疏水膜的强度,起到更好的防结块以及防止颗粒变形的作用。因此,本发明进一步提高了防结块以及防止颗粒变形的能力。
4、本发明一种过碳酸钠防结块乳液的制备方法采用高压均质机对混合乳液进行均质化,使得所有原料分散更均匀,成膜性更好,得到的乳液稳定不分层,保证了乳液的防结块效果,同时,本发明一种过碳酸钠防结块乳液的使用方法中,防结块剂与过碳酸钠颗粒的重量比仅为0.15‐0.25∶100,用量较少。因此,本发明不仅保证了乳液的防结块效果,而且防结块剂的用量少。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
一种过碳酸钠防结块乳液,该防结块乳液的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂2‐10、分散剂10‐30、乳化剂10‐30、疏水剂5‐20、水30‐60,其中,所述高分子成膜剂为聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。
所述聚乙二醇的分子量为600‐1200,聚乙烯醇的分子量为20000‐30000。
所述分散剂为丙烯酸-丙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物中的至少一种。
所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐中的至少一种。
所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐中的至少两种。
所述疏水剂为软脂酸、硬脂酸中的至少一种。
所述防结块乳液的原料组成还包括皂化剂,该皂化剂为重量百分比浓度是20%‐35%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液,其与高分子成膜剂的重量比为2‐5∶2‐10。
本发明一种过碳酸钠防结块乳液的原理说明如下:
本发明以高分子成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂、皂化剂及水作为原料,并将它们的重量比控制在2‐10∶10‐30∶10‐30∶5‐20∶2‐5∶30‐60,显著改善了防结块剂的防结块效果,且各原料均无毒害,得到的防结块剂性质稳定,不会出现分层现象,能够确保添加均匀,也不会影响过碳酸钠的性质及用途。
高分子成膜剂:由于高分子成膜剂的分子量太大会使得物料的粘度高,难于分散,分子量太小则成膜性差,影响防结块效果,因此本发明将聚乙二醇的分子量控制在600‐1200,聚乙烯醇则选择低分子量型聚乙烯醇(分子量在20000‐30000)。
分散剂:本发明中的分散剂选用丙烯酸-丙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物中的至少一种,上述共聚物均含有强极性的磺酸基团和酰胺基团,不仅能够与过碳酸钠颗粒牢固结合,而且具有很好的分散性,能将高分子成膜剂均匀地分散在过碳酸钠颗粒表面,使其在过碳酸钠颗粒表面形成一层致密的高分子膜,进而提高防结块效果。
乳化剂:本发明中加入的乳化剂为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基磺盐、烷基硫酸盐中的至少一种,一方面,该乳化剂能将疏水剂与水形成水包油型的乳液,使疏水剂在体系中分散均匀,使用时能够在过碳酸钠颗粒表面形成疏水膜,另一方面,乳化剂中含有的亲水性强的磺酸基团、硫酸基团或羟基基团能够在过碳酸钠发生颗粒间的重结晶时参与结晶,起到干扰结晶的作用,使结晶松散,乳化剂中含有的长链烷烃的疏水基团能参与高分子成膜剂、疏水剂的成膜,该疏水基团排列在疏水膜的外层,起到阻档外部水份进入过碳酸钠颗粒的作用。由于上述各乳化剂之间存在协同效应,为获得更好的防结块效果,本发明优选两种以上乳化剂混合配制。
疏水剂、皂化剂:本发明使用的疏水剂为软脂酸、硬脂酸中的至少一种,皂化剂为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液,疏水剂与皂化剂反应会形成硬脂酸或软脂酸的钠盐或钾盐,硬脂酸或软脂酸的钠盐或钾盐具有表面活性,在水溶液体系中更稳定,在成膜的过程中,其亲水端与过碳酸钠颗粒结合,疏水端则排列在外,形成疏水屏障,另外,皂化剂还可与分散剂丙烯酸-丙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物反应形成一部分盐分散在过碳酸钠颗粒表面,从而提高包裹在过碳酸钠颗粒表面的疏水膜的强度,不仅能获得更好的防结块效果,而且可防止颗粒变形。
一种所述过碳酸钠防结块乳液的制备方法,该制备方法依次包括以下步骤:
步骤一:将水按所需量加入配料釜中并加热至70‐80℃;
步骤二:先按所需比例投加高分子成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂以形成待混合体系,再将待混合体系加热至80‐90℃后混合均匀以得到混合液;
步骤三:先采用高压均质机对所述混合液进行均质化,然后将经均质化的混合液冷却至室温即得到防结块乳液,其中,所述均质化压力为20‐40MPa,均质化温度为80‐90℃。
所述防结块乳液的原料组成还包括皂化剂,该皂化剂为重量百分比浓度是20%‐35%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液,其与高分子成膜剂的重量比为2‐5∶2‐10;
所述步骤二中,将待混合体系加热至80‐90℃混合均匀后,先向配料釜中缓慢滴入皂化剂,然后于80‐90℃下保温25‐35min以得到混合液。
一种所述过碳酸钠防结块乳液的使用方法,其特征在于:
该使用方法依次包括以下工艺:
防结块乳液制备工艺:
步骤一:将水按所需量加入配料釜中并加热至70‐80℃;
步骤二:先按所需比例投加高分子成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂以形成待混合体系,再将待混合体系加热至80‐90℃后混合均匀以得到混合液;
步骤三:先采用高压均质机对所述混合液进行均质化,然后将经均质化的混合液冷却至室温即得到防结块乳液,其中,所述均质化压力为20‐40MPa,均质化温度为80‐90℃;
防结块乳液使用工艺:
先采用计量泵将制备的防结块乳液泵入过碳酸钠干燥沸腾床的物料进口部位,同时使用压缩空气对防结块乳液进行雾化,然后将雾化后的防结块乳液均匀涂覆在过碳酸钠颗粒表面,最后对涂覆有防结块乳液的过碳酸钠颗粒进行干燥,其中,所述防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.15‐0.25∶100。
本发明一种过碳酸钠防结块乳液的制备方法的原理说明如下:
由于高分子成膜剂、乳化剂、疏水剂在热水中能够更容易溶解及熔化,因此采用先将水加热到70‐80℃,再投加高分子成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂混合的方法,在该温度范围内,成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂之间不会发生化学反应,因此物料可以同时投入,使操作更简单、生产效率更高。
由于乳化剂、高分子成膜剂、分散剂、疏水剂之间仅为物理混合,不发生化学反应,而皂化剂会与疏水剂、分散剂发生化学反应,因此采用最后滴加皂化剂的方法,使生产更安全、工艺更简便。
实施例1:
一种过碳酸钠防结块乳液,该防结块乳液的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂7、分散剂30、乳化剂10、疏水剂5、皂化剂3、水47,其中,所述高分子成膜剂为聚乙二醇与聚乙烯醇以5∶2混合得到的混合物,聚乙二醇的分子量为1200,聚乙烯醇的分子量为20000‐30000,分散剂为丙烯酸-丙烯磺酸共聚物与丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物以1∶1混合得到的混合物,乳化剂为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基磺酸钠按2∶1∶7混合得到的混合物,疏水剂为硬脂酸,皂化剂为重量百分比浓度是30%的氢氧化钠水溶液;
使用时,依次按照以下工艺进行:
防结块乳液制备工艺:
步骤一:将水按所需量加入配料釜中并加热至80℃;
步骤二:先按所需比例投加高分子成膜剂、分散剂、乳化剂、疏水剂以形成待混合体系,再将待混合体系加热至85℃后混合均匀,然后向配料釜中滴入皂化剂,最后于85‐90℃保温30min以得到混合乳液;
步骤三:先采用高压均质机对所述混合乳液进行均质化,然后采用板式换热器将经均质化的混合乳液冷却至室温即得到防结块乳液,其中,均质化压力为40MPa,均质化温度为85‐90℃;
防结块乳液使用工艺:
先采用计量泵将制备的防结块乳液泵入过碳酸钠干燥沸腾床的物料进口部位,同时使用压缩空气对防结块乳液进行雾化,然后将雾化后的防结块乳液均匀涂覆在过碳酸钠颗粒表面,最后对涂覆有防结块乳液的过碳酸钠颗粒进行干燥,其中,所述防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.2∶100。
实施例2:
步骤同实施例1,不同的是,
所述防结块剂的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂10、分散剂20、乳化剂20、疏水剂10、皂化剂3、水38,其中,所述高分子成膜剂为聚乙二醇与聚乙烯醇以1∶1混合得到的混合物,聚乙二醇的分子量为600,乳化剂为单硬脂酸甘油酯与烷基磺酸钠按1∶3混合得到的混合物,皂化剂为重量百分比浓度是25%的氢氧化钠水溶液。
所述防结块乳液制备工艺中,均质化压力为20MPa,均质化后的混合乳液泵入配料釜中冷却到室温;防结块乳液使用工艺中,防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.15∶100。
实施例3:
步骤同实施例1,不同的是,
所述防结块乳液的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂10、分散剂10、乳化剂25、疏水剂20、皂化剂5、水30,其中,所述高分子成膜剂为分子量是1200的聚乙二醇,分散剂为丙烯酸-丙烯磺酸共聚物,乳化剂为蔗糖脂肪酸酯、烷基磺酸钠、烷基硫酸按1∶1∶1混合得到的混合物,疏水剂为软脂酸,皂化剂为重量百分比浓度是20%的氢氧化钠水溶液。
所述防结块乳液制备工艺中,混合温度与均质化温度均为80‐85℃,均质化压力为30MPa,防结块乳液使用工艺中,防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.18∶100。
实施例4:
步骤同实施例1,不同的是,
所述防结块乳液的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂5、分散剂15、乳化剂10、疏水剂6、皂化剂4、水60,其中,所述高分子成膜剂为聚乙烯醇,分散剂为丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物,乳化剂为单硬脂酸甘油酯与烷基硫酸钠按3∶7混合得到的混合物,疏水剂为软脂酸与硬脂酸按1∶1混合得到的混合物,皂化剂为重量百分比浓度是35%的氢氧化钾水溶液。
所述防结块乳液使用工艺中,混合温度与均质化温度均为80‐85℃,均质化压力为35MPa,防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.25∶100。
实施例5:
步骤同实施例1,不同的是,
所述防结块乳液的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂6、分散剂24、乳化剂18、疏水剂5、皂化剂2、水45,其中,所述高分子成膜剂为分子量是1200的聚乙二醇,分散剂为丙烯酸-丙烯磺酸共聚物与丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物以1∶2混合得到的混合物,乳化剂为单硬脂酸甘油酯与烷基磺酸钠按2∶1混合得到的混合物,疏水剂为软脂酸,皂化剂为重量百分比浓度是30%的氢氧化钾水溶液。
所述防结块乳液制备工艺中,混合温度与均质化温度均为83‐88℃;防结块乳液使用工艺中,防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.22∶100。
实施例6:
步骤同实施例1,不同的是,
所述防结块剂的原料组成及其重量份比为:高分子成膜剂2、分散剂25、乳化剂30、疏水剂13、水30,其中,所述高分子成膜剂为聚乙二醇与聚乙烯醇以5∶3混合得到的混合物,聚乙二醇的分子量为800,分散剂为丙烯酸-丙烯磺酸共聚物与丙烯酸-丙烯酰胺磺酸共聚物以1∶2混合得到的混合物,乳化剂为单硬脂酸甘油酯;
所述防结块乳液制备工艺中,均质化后的混合乳液泵入配料釜中冷却到室温;防结块乳液使用工艺中,防结块乳液与过碳酸钠颗粒的重量比为0.25∶100。
将上述实施例得到的喷涂有防结块乳液的过碳酸钠产品包装后,堆包贮存6个月无结块现象。