CN106087552B - 一种水性硬脂酸锌分散液的制备方法及其产品与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性硬脂酸锌分散液的制备方法，该方法先将乳化剂A水溶液搅拌加热，再向其中加入乙酸锌，制得乙酸锌乳液；再将乳化剂B水溶液和混合脂肪酸搅拌加热，接着加入乙酸锌乳液，然后在加热反应完全，之后降温出料，即得水性硬脂酸锌分散液产品。本发明所提供的水性硬脂酸锌分散液，固含量高、粘度小、粒径小、粒径分布窄、储藏稳定性好，本发明所提供的制备方法操作简单、耗费时间短、成本低，具有广阔的应用前景和市场潜力。

Description

一种水性硬脂酸锌分散液的制备方法及其产品与应用
技术领域
本发明属于化工助剂技术领域，涉及一种水性硬脂酸锌分散液的制备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，但是固含量普遍在40％以下，且粒径较大；这是由于，市售的水性硬脂酸锌分散液往往采用两步法，即先制成硬脂酸锌干粉，再进行研磨、分散获得。其它类似工艺往往在制备过程中需要多次加料，工艺较复杂，成本高，因此所得产品的粒径粗大且固含量不高。随着造纸、橡胶和涂料行业的发展，低固含量、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优先对乙酸锌进行溶解与乳化，然后再在适当的乳化剂B和混合脂肪酸的存在下发生反应，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，提供了一种水性硬脂酸锌分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将乳化剂A水溶液搅拌加热至40～60℃，再向其中加入乙酸锌，搅拌溶解，制得乙酸锌乳液；
(2)将乳化剂B水溶液和混合脂肪酸搅拌加热至75～90℃，再加入步骤(1)所制得的乙酸锌乳液，逐渐加快搅拌速率，然后在75～90℃下反应1.5～2小时，降温到50～60℃出料，制得所述水性硬脂酸锌分散液；
其中，所述混合脂肪酸为硬脂酸和不饱和脂肪酸的混合物；
其中，各反应物料的质量份配比如下：
Figure BDA0001023312360000021
在上述制备方法中，所述乳化剂A为脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐或/和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：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，在上述制备方法中，所述乳化剂B选自以下任一种或多种的组合：烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单油酸酯、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油。
优选地，在上述制备方法中，所述不饱和脂肪酸选自以下任一种：油酸、椰子油脂肪酸、豆蔻油酸。
进一步优选地，在上述制备方法中，各反应物料的质量份配比如下：
Figure BDA0001023312360000031
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制备方法制得。
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。
本发明所提供的水性硬脂酸锌分散液的制备方法，在硬脂酸熔融温度下反应，在大大提高反应速率的同时，也保证了硬脂酸锌的粒径大小及其分布；在所述制备方法中，采用了所述乳化剂A优先对乙酸锌进行溶解与乳化，并且脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐或/和壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠对后续反应所制得的产品的乳化效果也很好；然后再在适当的乳化剂B和混合脂肪酸的存在下发生反应，获得了对生成的硬脂酸锌更好的乳化效果，有效地分散新生成的硬脂酸锌微粒，不会产生颗粒团聚；再加上较高的反应温度，有利于提高反应速率，从而在大大缩短反应时间的同时，也保证了产品的粒径大小及其分布，因此，所述制备方法拥有不错的应用前景。
此外，本发明所提供的水性硬脂酸锌分散液，由于其具有较高的固含量，可被作为造纸涂布润滑剂、热敏纸的增感剂、水性涂料功能性助剂；所述水性硬脂酸锌分散液的粘度小，储藏稳定性好，其制备方法操作简单、省时，能够有效地克服现有工艺的缺点。
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，提供了一种水性硬脂酸锌分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将乳化剂A水溶液搅拌加热至40～60℃，再向其中加入乙酸锌，搅拌溶解，制得乙酸锌乳液；
(2)将乳化剂B水溶液和混合脂肪酸搅拌加热至75～90℃，再加入步骤(1)所制得的乙酸锌乳液，逐渐加快搅拌速率，然后在75～90℃下反应1.5～2小时，降温到50～60℃出料，制得所述水性硬脂酸锌分散液；
其中，所述混合脂肪酸为硬脂酸和不饱和脂肪酸的混合物；
其中，各反应物料的质量份配比如下：
Figure BDA0001023312360000041
其中，所述乳化剂A为脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐或/和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：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B选自以下任一种或多种的组合：烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单油酸酯、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，所述不饱和脂肪酸选自以下任一种：油酸、椰子油脂肪酸、豆蔻油酸。
在一个进一步优选的实施例中，各反应物料的质量份配比如下：
Figure BDA0001023312360000042
Figure BDA0001023312360000051
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制备方法制得。
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。
下述水性硬脂酸锌分散液的制备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9g壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠加入到盛有150g水的烧杯中，搅拌升温至40～60℃，再加入60g乙酸锌，搅拌1～2小时，充分溶解，制得乙酸锌乳液；
将150g硬脂酸，57g椰子油脂肪酸，6g乙二醇脂肪酸酯，9g失水山梨醇单油酸酯，150g水加入到2L四口烧瓶中，加热搅拌至85℃；再将所得乙酸锌乳液加入该四口烧瓶，逐渐加快搅拌速率，90℃保温反应2小时，降温至55℃出料，即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95mPa·s(25℃时，NDJ-旋转粘度计测得，下同)，重量固含量为50.2％。
实施例2
将7.5g脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、6g壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠一并加入到盛有114g水的烧杯中，搅拌升温至40～60℃，加入54g乙酸锌，搅拌1～2小时，充分溶解，制得乙酸锌乳液；
将144g硬脂酸，36g豆蔻油酸，9g聚氧化乙烯单月桂酸酯，12g聚氧化乙烯蓖麻油，156g水加入到2L四口烧瓶中，加热搅拌至88℃；再将所得乙酸锌乳液加入该四口烧瓶，逐渐加快搅拌速率，87℃保温反应2小时，降温至60℃出料，即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105mPa·s，重量固含量为51.4％。
实施例3
将20g脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐加入到盛有60g水的烧杯中，搅拌升温至40～60℃，加入42g乙酸锌，搅拌1～2小时，充分溶解，制得乙酸锌乳液；
将114g硬脂酸，36g油酸，15g烷基酚聚氧乙烯醚，180g水加入到2L四口烧瓶中，加热搅拌至76℃；再将所得乙酸锌乳液加入该四口烧瓶，逐渐加快搅拌速率，80℃保温反应2小时，降温至50℃出料，即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94mPa·s，重量固含量为49.9％。
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：
Figure BDA0001023312360000061
表1
由上表1中的数据可知，本发明所提供的制备方法采用水合法配合选定的乳化剂A+B组合，方便快捷地制备出高固含量硬脂酸锌分散液，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 (7)

1.一种水性硬脂酸锌分散液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先将乳化剂A水溶液搅拌加热至40～60℃，再向其中加入乙酸锌，搅拌溶解，制得乙酸锌乳液；
(2)将乳化剂B水溶液和混合脂肪酸搅拌加热至75～90℃，再加入步骤(1)所制得的乙酸锌乳液，逐渐加快搅拌速率，然后在75～90℃下反应1.5～2小时，降温到50～60℃出料，制得所述水性硬脂酸锌分散液；
其中，所述混合脂肪酸为硬脂酸和不饱和脂肪酸的混合物；
其中，各反应物料的质量份配比如下：
Figure FDA0002558553790000011
其中，所述乳化剂A为脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐或/和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：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：烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单油酸酯、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不饱和脂肪酸选自以下任一种：油酸、椰子油脂肪酸、豆蔻油酸。
4.一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制备方法制得。
5.一种造纸涂布润滑剂，其特征在于，其包含根据权利要求4所述的水性硬脂酸锌分散液。
6.一种热敏纸的增感剂，其特征在于，其包含根据权利要求4所述的水性硬脂酸锌分散液。
7.一种水性涂料功能性助剂，其特征在于，其包含根据权利要求4所述的水性硬脂酸锌分散液。
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