CN106012671A - 一种制备水性硬脂酸锌分散液的方法及其产品与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备水性硬脂酸锌分散液的方法，该方法先将乳化剂A、乳化剂B和硬脂酸锌干粉混合，搅拌加热熔融，得到油相混合液；另外将分散剂溶解于去离子水中，加热后，缓慢滴加至所述油相混合液中，出料，制得所述水性硬脂酸锌分散液。所述方法采用了合适的乳化剂A与乳化剂B并结合了熔融转相工艺，方便快捷地制备出所需的硬脂酸锌分散液，且最终产品的粒径小、分布窄，具有优越的应用前景和市场潜力。
Description
技术领域
本发明属于化工助剂技术领域，涉及一种制备水性硬脂酸锌分散液的方法和由该方法制得的水性硬脂酸锌分散液及其应用。
背景技术
硬脂酸锌通常被用作润滑剂，广泛应用于橡胶、造纸、涂料和化妆品等行业。硬脂酸锌润滑剂为水不溶性金属皂类表面活性剂，一般将其制为水性分散液。因为水性硬脂酸锌分散液经济、实用，一直作为涂布加工纸、橡胶、塑料和涂料的重要助剂之一。
一般地，硬脂酸锌分为固性硬脂酸锌和水性硬脂酸锌两类。而现有技术中相应的硬脂酸锌的生产方法有两种：水法和熔融法。通常来说，水法生产地硬脂酸锌显酸性，熔融法显碱性。水法又称湿法，在水为介质的条件下，加入催化剂，控制一定的温度、压力，然后加入金属氢氧化物，通过催化剂将金属离子置换到催化剂上，然后通过催化剂本身再置换到硬脂酸上，从而达到生成金属盐的目的。催化剂经过后序处理，循环利用。硬脂酸盐经过离心、烘干、研磨得到目数在200-600目的符合行业标准的产品。水法生产通常硬脂酸会稍过量，因此反应后成品显酸性。熔融法又称干法，是指在熔融的硬脂酸中，直接加入金属氧化物(氧化锌)和催化剂，控制一定的温度压力及搅拌速度，通过反应得到硬脂酸盐。干法生产的产品由于催化剂的存在一般的反应结果都可以得到完全反应，金属氧化物稍过量，因此检测上的时候产品显碱性。
目前，水性硬脂酸锌分散液的生产已遍布全国各地，但是由于市售的水性硬脂酸锌分散液往往采用多步法制得，即先制成硬脂酸锌干粉，再进行研磨、分散获得，往往在制备过程中需要多次加料，工艺较复杂，成本高，所得产品的粒径粗大且粒径不均匀。随着造纸、橡胶和涂料行业的发展，粒径粗大的水性硬脂酸锌分散液已满足不了现实需求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，为了寻找合适的原料与方法用于制备水性硬脂酸锌分散液，发明人拟设计了一种制备方法：采用适当的乳化剂A与乳化剂B并结合熔融转相工艺，以获得对生成的硬脂酸锌更好的乳化效果。
因此，本发明的第一方面，提供了一种制备水性硬脂酸锌分散液的方法，其包括以下步骤：
(1)将乳化剂A、乳化剂B和硬脂酸锌干粉混合，并搅拌加热熔融，得到油相混合液；
(2)将分散剂溶解于去离子水中，加热后，缓慢滴加至所述油相混合液中，在滴加过程中，逐渐发生由油包水转相至水包油的过程；出料，制得所述水性硬脂酸锌分散液；
其中，各反应物料的质量份配比如下：
在上述方法中，所述乳化剂A选自以下任一种或多种的组合：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠；所述乳化剂B选自以下任一种或多种的组合：司盘60、壬基酚聚环氧乙烯醚、硬脂酸甘油酯、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇脂肪酸酯、脂肪酸甲酯与环氧乙烷的缩合物、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油。
优选地，在上述方法中，所述乳化剂A选自以下任一种或多种的组合：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐。
优选地，在上述方法中，所述乳化剂B选自以下任一种或多种的组合：司盘60、硬脂酸甘油酯、失水山梨醇单油酸酯。
优选地，在上述方法中，所述分散剂为丙烯酸钠均聚物和/或丙烯酸钠与马来酸酐的共聚物。
本发明的第二方面，提供了一种水性硬脂酸锌分散液，其由本发明的第一方面所述的方法制得。
本发明的第三方面，提供了一种造纸涂布润滑剂，其包含本发明的第二方面所述的水性硬脂酸锌分散液。
本发明的第四方面，提供了一种热敏纸的增感剂，其包含本发明的第二方面所述的水性硬脂酸锌分散液。
本发明的第五方面，提供了一种水性涂料功能性助剂，其包含本发明的第二方面所述的水性硬脂酸锌分散液。
值得一提的是，在本发明所提供的制备水性硬脂酸锌分散液的方法中，将硬脂酸锌干粉与乳化剂混合并加热熔融，快速搅拌使体系获得大量能量，配合步骤(2)加入的分散剂，硬脂酸锌粒度变细，比表面积增大，内能增加，处于一种不稳定状态，趋向于两相分离，此时体系中的乳化剂，减少了两相的界面张力，并形成坚固的双电层保护膜，以阻止硬脂酸锌团聚，使体系处于相对稳定的状态。
本发明所提供的制备水性硬脂酸锌分散液的方法，所采用的熔融转相工艺，实际上是一个乳化过程，整个过程既经历了相态转变又经历了乳液类型的转变。将硬脂酸锌干粉与乳化剂混合并熔融，有利于加入水相时降低两相间界面张力，减少乳化所需要的剪切和分散能力，有利于乳化剂分子恰当地排列在界面膜上，得到W/O型乳液；持续缓慢滴加加水，可逐渐把W/O型转相成O/W型，当水加入到一定量时粘度突然由大变小，这时把剩余的水快速加入，乳液变得很稀，表示相转变完成。
因此，采用本发明所述的方法制备的水性硬脂酸锌分散液粘度小，储藏稳定性好，并且所得硬脂酸锌颗粒的粒径小、分布窄；此外，该方法本身操作简单、节省生产时间，能够有效地克服现有工艺的缺点；因此，具有优越的应用前景和市场潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。
本发明的第一方面，提供了一种制备水性硬脂酸锌分散液的方法，其包括以下步骤：
(1)将乳化剂A、乳化剂B和硬脂酸锌干粉混合，并搅拌加热熔融，得到油相混合液；
(2)将分散剂溶解于去离子水中，加热后，缓慢滴加至所述油相混合液中，出料，制得所述水性硬脂酸锌分散液；
其中，各反应物料的质量份配比如下：
其中，所述乳化剂A选自以下任一种或多种的组合：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠；所述乳化剂B选自以下任一种或多种的组合：司盘60、壬基酚聚环氧乙烯醚、硬脂酸甘油酯、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇脂肪酸酯、脂肪酸甲酯与环氧乙烷的缩合物、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油。
在一个优选实施例中，所述乳化剂A选自以下任一种或多种的组合：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐。
在一个优选实施例中，所述乳化剂B选自以下任一种或多种的组合：司盘60、硬脂酸甘油酯、失水山梨醇单油酸酯。
在一个优选实施例中，所述分散剂为丙烯酸钠均聚物和/或丙烯酸钠与马来酸酐的共聚物。
本发明的第二方面，提供了一种水性硬脂酸锌分散液，其由本发明的第一方面所述的方法制得。
本发明的第三方面，提供了一种造纸涂布润滑剂，其包含本发明的第二方面所述的水性硬脂酸锌分散液。
本发明的第四方面，提供了一种热敏纸的增感剂，其包含本发明的第二方面所述的水性硬脂酸锌分散液。
本发明的第五方面，提供了一种水性涂料功能性助剂，其包含本发明的第二方面所述的水性硬脂酸锌分散液。
下述制备水性硬脂酸锌分散液的方法中的步骤如无特别说明均为常规方法，所述原料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1
将2g十二烷基硫酸钠、1.4g十二烷基苯磺酸钠、0.9g司盘60、2g硬脂酸甘油酯和40g硬脂酸锌干粉加入到四口烧瓶中，混合搅拌，并加热至135℃～165℃熔融，得到油相混合液；
将6g丙烯酸钠均聚物加入到盛有60g去离子水的烧杯中，加热至75～90℃，并缓慢滴加至四口烧瓶中的所述油相混合液中；随着滴加的进行，温度将升至100℃左右，且粘度逐渐增大，当粘度由大突然变小时，表示转相至水包油已完成，此时立即迅速加完剩下的丙烯酸钠均聚物的水溶液；冷却，出料，即可得到所述水性硬脂酸锌分散液。测得所述水性硬脂酸锌分散液的粘度为91mPa·s(25℃时，NDJ-旋转粘度计测得，下同)，重量固含量为46.2％。
实施例2
将1g十二烷基硫酸钠、1.8g脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、1.2g失水山梨醇单油酸酯、0.6g硬脂酸甘油酯和35g硬脂酸锌干粉加入到四口烧瓶中，混合搅拌，并加热至135℃～165℃熔融，得到油相混合液；
将8g丙烯酸钠与马来酸酐的共聚物加入到盛有58g去离子水的烧杯中，加热至75～90℃，并缓慢滴加至四口烧瓶中的所述油相混合液中；随着滴加的进行，温度将升至100℃左右，且粘度逐渐增大，当粘度由大突然变小时，表示转相至水包油已完成，此时立即迅速加完剩下的丙烯酸钠与马来酸酐的共聚物的水溶液；冷却，出料，即可得到所述水性硬脂酸锌分散液。测得所述水性硬脂酸锌分散液的粘度为84mPa·s(25℃时，NDJ-旋转粘度计测得，下同)，重量固含量为44％。
实施例3
将0.9g十二烷基硫酸钠、1.4g十二烷基苯磺酸钠、1.2g司盘60、0.5g硬脂酸甘油酯和45g硬脂酸锌干粉加入到四口烧瓶中，混合搅拌，并加热至135℃～165℃熔融，得到油相混合液；
将4g丙烯酸钠均聚物和3g丙烯酸钠与马来酸酐的共聚物加入到盛有70g去离子水的烧杯中，加热至75～90℃，并缓慢滴加至四口烧瓶中的所述油相混合液中；随着滴加的进行，温度将升至100℃左右，且粘度逐渐增大，当粘度由大突然变小时，表示转相至水包油已完成，此时立即迅速加完剩下的丙烯酸钠均聚物和丙烯酸钠与马来酸酐的共聚物的水溶液；冷却，出料，即可得到所述水性硬脂酸锌分散液。测得所述水性硬脂酸锌分散液的粘度为80mPa·s(25℃时，NDJ-旋转粘度计测得，下同)，重量固含量为42.8％。
此外，对以上实施例1-3所制得的水性硬脂酸锌分散液进行粒径检测(采用四川JL-1155粒径分布仪)，测得的结果见下表1：
表1
由上表1中的数据可知，本发明所提供的方法采用了合适的乳化剂A与乳化剂B并结合熔融转相工艺，方便快捷地制备出所需的硬脂酸锌分散液，且最终产品的粒径小、分布窄，具有优越的应用前景和市场潜力。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但是，其只是作为范例，本发明并不限于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种制备水性硬脂酸锌分散液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乳化剂A、乳化剂B和硬脂酸锌干粉混合，并搅拌加热熔融，得到油相混合液；
(2)将分散剂溶解于去离子水中，加热后，缓慢滴加至所述油相混合液中，出料，制得所述水性硬脂酸锌分散液；
其中，各反应物料的质量份配比如下：
其中，所述乳化剂A选自以下任一种或多种的组合：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠；
其中，所述乳化剂B选自以下任一种或多种的组合：司盘60、壬基酚聚环氧乙烯醚、硬脂酸甘油酯、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇脂肪酸酯、脂肪酸甲酯与环氧乙烷的缩合物、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油。
2.根据权利要求1所述的制备水性硬脂酸锌分散液的方法，其特征在于，所述乳化剂A选自以下任一种或多种的组合：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐。
3.根据权利要求1所述的制备水性硬脂酸锌分散液的方法，其特征在于，所述乳化剂B选自以下任一种或多种的组合：司盘60、硬脂酸甘油酯、失水山梨醇单油酸酯。
4.根据权利要求1所述的制备水性硬脂酸锌分散液的方法，其特征在于，所述分散剂为丙烯酸钠均聚物和/或丙烯酸钠与马来酸酐的共聚物。
5.一种水性硬脂酸锌分散液，其特征在于，所述水性硬脂酸锌分散液由上述任一项权利要求所述的方法制得。
6.一种造纸涂布润滑剂，其特征在于，其包含根据权利要求5所述的水性硬脂酸锌分散液。
7.一种热敏纸的增感剂，其特征在于，其包含根据权利要求5所述的水性硬脂酸锌分散液。
8.一种水性涂料功能性助剂，其特征在于，其包含根据权利要求5所述的水性硬脂酸锌分散液。
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