CN106279533B - 一种阳离子松香胶乳化剂及其制备方法 - Google Patents

一种阳离子松香胶乳化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阳离子松香胶乳化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，利用阳离子单体配制阳离子单体溶液；步骤二，配制单体溶液；步骤三，配制引发剂溶液；步骤四，将表面活性剂加入反应釜内，然后加入去离子水，升温；步骤五，一次性加入阳离子单体溶液、单体溶液和引发剂溶液；步骤六，蒸去离子水，调整固含量为35%即得阳离子松香胶乳化剂。本发明采用静置水溶液聚合，生产工艺简便，生产效率高，能配伍非离子表面活性剂复配产生强力表面活性，吸附于界面形成复合物，定向紧密排列，形成高强度界面膜，阻止液滴或固体小颗粒重新凝聚。

Description

一种阳离子松香胶乳化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及乳化剂制备技术领域，尤其涉及一种阳离子松香胶乳化剂及其制备方法。
背景技术
松香是一种极其重要的造纸施胶剂，它资源丰富，不仅施胶成本低，且能满足绝大部分纸和纸板的施胶要求，因此能够在种类繁多的浆内施胶剂中占据主导地位。
阳离子松香胶是目前应用最为广泛的松香施胶剂，它自身携带正电荷，能够自行固着在带负电荷的纤维上，不依靠硫酸铝，所以硫酸铝的用量比阴离子分散松香胶更少，可实现中性施胶。然而，由于松香本身带有羧基，具有负电荷，而且其本身为固体，有一定的结晶能力，因此较难获得稳定的阳离子松香胶乳。
所以，制备一种高效稳定的松香胶，选择合适的乳化剂是关键。目前合成松香胶有效乳化剂分俩类：如专利CN303265693A，CN783730986A等所述是在松香胶制备过程中的乳化阶段，将非离子乳化剂和阳离子乳化同时滴加制备，另一种如专利CN4637291，CN9879221等所述，则是通过苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯酰胺等单体与阳离子单体共聚制备的高分子乳化剂，再来制备松香胶。俩种方法制备的松香胶都存在不稳定，易沉淀的问题。前一种方法将非离子乳化剂和阳离子乳化剂简单复配后加入乳化体系，后一种乳化体系只有阳离子乳化剂，缺少非离子乳化剂，体系协同作用较弱，容易导致体系不稳定。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题提出的一种新的阳离子松香乳化剂及制备方法，采用静置水溶液聚合，生产工艺简便，生产效率高，能配伍非离子表面活性剂复配产生强力表面活性，吸附于界面形成复合物，定向紧密排列，形成高强度界面膜，阻止液滴或固体小颗粒重新凝聚。
为了实现上述技术目的，本发明采取的技术措施为：
一种阳离子松香胶乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，利用阳离子单体配制阳离子单体溶液；
步骤二，配制单体溶液：将乙烯基单体和丙烯酸酯单体按比例混合；
步骤三，配制引发剂溶液：引发剂浓度为1%；
步骤四，将表面活性剂加入反应釜内，然后加入去离子水，升温；
步骤五，在釜内温度为60℃时，一次性加入阳离子单体溶液、单体溶液和引发剂溶液，继续升温并控制温度在80±2℃，保温3h；
步骤六，保温完毕后，将釜内温度升温至100℃，蒸去离子水，调整固含量为35%即得阳离子松香胶乳化剂。
为了进一步优化上述技术方案，本发明采取的技术措施还包括：
进一步地，上述步骤中各个组分的配比为：
表面活性剂 10-50份
阳离子单体 10~50份
乙烯基单体 10~60份
丙烯酸酯单体 10~60份
引发剂 1~5份
去离子水 10~300份。
上述的原料的重量分数均原料的重量分数均按照原料有效含量为100%计算，实际用量需按照原料的实际有效含量折算。
进一步地，上述的表面活性剂为NP系列表面活性剂或OP系列表面活性剂中的一种或者多种。
进一步地，上述的阳离子单体选自二烯丙基二甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或对烯基苄基三甲基氯化铵中的一种或者多种。
进一步地，上述的丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸乙酯中的一种或者多种。
进一步地，上述的乙烯基单体选自乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯或乙酸乙烯酯中的一种或者多种。
进一步地，上述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种或者多种。
另一方面，本发明还提供通过上述的制备方法制备的阳离子松香胶乳化剂；优选地，上述阳离子松香胶乳化剂分子量为15,000~20,000之间。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明通过静置水溶液聚合的方法，将非离子表面活性剂和阳离子高聚物相结合，合成出易溶于水，亲水性强，适作O/W型乳液或分散体。这种方法合成出的乳化剂，表面活性高，能大大降低液-液或液-固界面张力使乳化或分散时外力做功减少，降低体系自由能，可使热力学不稳定体系趋于相对稳定。其中的少量阳离子表面活性剂，能配伍非离子表面活性剂复配产生强力表面活性；吸附于界面形成复合物，定向紧密排列，形成高强度界面膜，阻止液滴或固体小颗粒重新凝聚。另外乳化剂采用的静置水溶液聚合法，具有操作简单，生产效率高，产品乳化性能好，避免了通常所采用水溶液聚合，反相悬浮聚合等过程出现的连续搅拌，过程难控制的问题，从而提高生产效率，降低生产成本。
具体实施方式
本发明提供了一种阳离子松香胶乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，利用阳离子单体配制阳离子单体溶液；
步骤二，配制单体溶液：将乙烯基单体和丙烯酸酯单体按比例混合；
步骤三，配制引发剂溶液：引发剂浓度为1%；
步骤四，将表面活性剂加入反应釜内，然后加入去离子水，升温；
步骤五，在釜内温度为60℃时，一次性加入阳离子单体溶液、单体溶液和引发剂溶液，继续升温并控制温度在80±2℃，保温3h；
步骤六，保温完毕后，将釜内温度升温至100℃，蒸去离子水，调整固含量为35%即得阳离子松香胶乳化剂。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
制备实施例1
将15g表面活性剂OP-10加入釜底，加300g的水，升温，配制阳离子单体溶液（20g二烯丙基二甲基氯化铵+50g水），单体溶液（甲基丙烯酸甲酯15g+乙烯基吡咯烷酮20g），引发剂过硫酸钠溶液（1.6g+30g水），当釜内温度为60℃时，一次性加入阳离子单体，单体溶液和引发剂溶液，温度控制在80℃附近，保温3h，然后蒸去离子水至固含量约35%后即得阳离子松香胶乳化剂。
制备实施例2
将15g表面活性OP-10剂加入釜底，加300g的水，升温，配制阳离子单体溶液（20g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵+50g水），单体溶液（丙烯酸丁酯15g+苯乙烯20g），引发剂过硫酸钾溶液（1.6g+30g水），当釜内温度为60℃时，一次性加阳离子单体，单体溶液和引发剂溶液，温度控制在80℃附近，保温3h，升温蒸去离子水至固含量约35%后即得阳离子松香胶乳化剂。
制备实施例3
将15g表面活性NP-10剂加入釜底，加300g的水，升温，配制阳离子单体溶液（20g对烯基苄基三甲基氯化铵+50g水），单体溶液（丙烯酸乙酯15g+乙酸乙烯酯20g），引发剂过硫酸铵溶液（1.6g+30g水），当釜内温度为60℃时，一次性加入阳离子单体，单体溶液和引发剂溶液，温度控制在80℃附近，保温3h，升温蒸去离子水至固含量约35%后即得阳离子松香胶乳化剂。
应用实施案列1~3
将400g一级松香加热到155℃，熔化搅拌均匀后投入20g马来酸酐，200 ℃保温2小时。将体系温度降至180 ℃左右，30分钟内将加热到95 ℃左右的混合乳化剂溶液200g加入上述体系中，该混合乳化剂溶液中分别含40g制备实施例1~3制备的乳化剂，以及120g乳化剂OP-10溶液，16g司盘60，64g吐温60，继续滴加95 ℃左右的去离子水，并根据粘度变化逐步加大搅拌转速至1500-1600 RPM，等体系由油包水反相成水包油体系后立即将搅拌转速降至100 RPM左右，加入未加热去离子水，将固含量调整在35%左右，同时打开冷却系统，迅速将体系温度降至38℃以下即可。产品的粒径和Zeta电位分析由马尔文Zeta电位和粒径仪（Nano-ZS90）测定，稳定观察则是将每个样品各取三个密闭包装，然后置于25℃恒温烘箱静置观察。
对比应用实施案列4
将400g一级松香加热到155℃，熔化搅拌均匀后投入20g马来酸酐，200 ℃保温2小时。将体系温度降至180 ℃左右，30分钟内将加热到95 ℃左右的对比乳化剂OP-10溶液200g，继续滴加95 ℃左右的去离子水，并根据粘度变化逐步加大搅拌转速至1500-1600RPM，等体系由油包水反相成水包油体系后立即将搅拌转速降至100 RPM左右，加入未加热去离子水，将固含量调整在35%左右，同时打开冷却系统，迅速将体系温度降至38℃以下即可。产品的粒径和Zeta电位分析由马尔文Zeta电位和粒径仪（Nano-ZS90）测定，稳定观察则是将每个样品各取三个密闭包装，然后置于25℃恒温烘箱静置观察。
应用实施例1-3及对比应用实施案列4的平均粒径、Zeta电位及稳定时间情况统计如下表1：
通过上述对比实验能够知道，本发明通过静置水溶液聚合的方法，将非离子表面活性剂和阳离子高聚物相结合，合成出易溶于水，亲水性强，适作O/W型乳液或分散体。这种方法合成出的乳化剂，表面活性高，能大大降低液-液或液-固界面张力使乳化或分散时外力做功减少，降低体系自由能，可使热力学不稳定体系趋于相对稳定。其中的少量阳离子表面活性剂，能配伍非离子表面活性剂复配产生强力表面活性；吸附于界面形成复合物，定向紧密排列，形成高强度界面膜，阻止液滴或固体小颗粒重新凝聚。另外乳化剂采用的静置水溶液聚合法，具有操作简单，生产效率高，产品乳化性能好，避免了通常所采用水溶液聚合，反相悬浮聚合等过程出现的连续搅拌，过程难控制的问题，从而提高生产效率，降低生产成本。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制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 (6)

1.一种阳离子松香胶乳化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤一，利用阳离子单体配制阳离子单体溶液；
步骤二，配制单体溶液：将乙烯基单体和丙烯酸酯单体按比例混合；
步骤三，配制引发剂溶液：引发剂浓度为1％；
步骤四，将表面活性剂加入反应釜内，然后加入去离子水，升温；
步骤五，在釜内温度为60℃时，一次性加入阳离子单体溶液、单体溶液和引发剂溶液，继续升温并控制温度在80±2℃，保温3h；
步骤六，保温完毕后，将釜内温度升温至100℃，蒸去离子水，调整固含量为35％即得阳离子松香胶乳化剂；
所述制备方法中各个组分的配比为：
所述的表面活性剂为NP系列表面活性剂或OP系列表面活性剂中的一种或者多种；
所述的阳离子单体选自二烯丙基二甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或对烯基苄基三甲基氯化铵中的一种或者多种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸乙酯中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的乙烯基单体选自乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯或乙酸乙烯酯中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种或者多种。
5.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法制备的阳离子松香胶乳化剂。
6.根据权利要求5所述的阳离子松香胶乳化剂，其特征在于，所述阳离子松香胶乳化剂分子量为15,000～20,000之间。
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