CN107059474A

CN107059474A - 一种高级脂肪醇乳液消泡剂

Info

Publication number: CN107059474A
Application number: CN201710378557.2A
Authority: CN
Inventors: 马朴; 黄军; 张宗举; 李陶伟
Original assignee: Jining Nantian Agricultural Chemical Co Ltd
Current assignee: Jining Nantian Agricultural Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2037-05-25
Also published as: CN107059474B

Abstract

本发明提供了一种高级脂肪醇乳液消泡剂，由米糠蜡、蜡、烷烃或植物油脂、表面活性剂、增稠剂、杀菌剂、水组成，所述米糠蜡是乳液消泡剂的活性成分。米糠蜡以高级脂肪酸、高级脂肪醇和高级脂肪醇酯为主要成分，其中含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其对应的醇酯。利用米糠蜡制备的高级脂肪醇乳液适用于制浆造纸各工段中的泡沫控制，特别适用于造纸系统，尤其是造纸湿部的泡沫控制。

Description

一种高级脂肪醇乳液消泡剂

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，特别涉及一种高级脂肪醇乳液消泡剂。

背景技术

制浆造纸系统是一个复杂的多相系统。纤维原料自身含有较多的树脂类物质，同时生产过程中为了改善纸机运行性能和纸张性能，会添加各种添加剂，如施胶剂、助留助滤剂、树脂控制剂、增强剂、脱墨剂等物质，这些物质均具有一定的表面活性。在制浆造纸过程中，尤其在造纸湿部极易产生泡沫。泡沫的产生，不仅会引起泡沫在槽体的溢出及纸料滤水能力的下降，同时会增加纸料流送过程中的动力消耗，并降低流送设备，如真空泵等的使用寿命。当泡沫问题较为严重时，还会引起纸面斑点、空洞和纸张断纸等问题；另外泡沫上易吸附一定量的化学药品，会降低湿部各化学品的使用效率，增加纸张的生产成本。在纸张的生产过程中，为维持纸机的运行性能及纸张性能的稳定，使用一定量的消泡剂是十分必要的。

目前在造纸湿部系统中，聚醚消泡剂和高级脂肪醇类消泡剂的使用最为广泛。聚醚类消泡剂主要作用于纸料和白水系统中的表面泡沫，而高级脂肪醇类消泡剂不仅可以高效地消除纸料和白水系统中的表面泡沫，对浆料和白水系统中的内含气泡也具有非常好的脱除效果。高级脂肪醇消泡剂可以将吸附在细小纤维和填料上的气泡剥离开来，然后由小气泡聚集成大气泡，从而漂浮到纸料和白水系统的表面上，使气泡壁变薄并最终破裂。不同于聚醚类消泡剂，高级脂肪醇消泡剂不会对纸张的施胶产生负面影响。在全世界范围内，脂肪醇消泡剂使用更为广泛。

脂肪醇乳液消泡剂的消泡、抑泡能力及储存稳定性是脂肪醇消泡剂最为重要的性能指标。而高级脂肪醇的种类则对消泡、抑泡能力和稳定性具有决定性的影响。目前用于制备高级脂肪醇消泡剂的脂肪醇一般是指碳链长度在12-36个C的高级脂肪醇。通常脂肪醇碳链越长，其消、抑泡能力越强。但碳链长的脂肪醇也更难乳化，所得到的脂肪醇乳液稳定性越差。目前用于制备高级脂肪醇消泡剂的脂肪醇主要是合成脂肪醇和天然脂肪醇。合成脂肪醇是通过齐格勒法和羰基合成法合成，天然脂肪醇是从植物油脂中提取而来。目前长碳链的合成脂肪醇，尤其是碳链长度大于18的合成脂肪醇主要是由Sasol公司提供，作为合成脂肪醇生产过程中的副产物，其供应量很小，且价格昂贵，造成了国内高级脂肪醇消泡剂生产商制造成本的居高不下。相对于合成脂肪醇，天然脂肪醇来源广泛。C链长度大于16的高级脂肪醇中，十六醇和十八醇来自于棕榈油，其来源广泛，在日化和表面活性剂工业应用广泛，但用于消泡剂的生产过程中，其碳链长度不够，消泡和抑泡能力均比较差；二十醇和二十二醇的植物脂肪醇市场供应量极少，价格较合成醇更为昂贵，且乳化困难，乳液稳定性极差。因此目前国内脂肪醇消泡剂的制备依然是以进口的合成高级脂肪醇为原料，其原料来源的单一性和高昂的成本，限制了国内脂肪醇消泡剂的品质提升和市场竞争力。

米糠蜡来自于米糠，来源丰富。目前米糠蜡常作为廉价的工业蜡使用，附加值很低。但精制的米糠蜡为浅黄色的油状固体，以高级脂肪酸、高级脂肪醇和高级脂肪醇酯为主要成分，其中含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其对应的醇酯。二十六醇、二十八醇和三十醇是相对于二十醇和二十二醇碳链更长的高级脂肪醇，用于制备脂肪醇消泡剂时具有更好的消泡和脱气能力，但更长的碳链也决定了其更难乳化，更难获得高稳定性的乳液。米糠蜡中含有的高级脂肪醇酯有助于二十六醇、二十八醇和三十醇的乳化，有利于提高制备乳液的性能和稳定性。目前米糠蜡作为消泡剂的活性成分未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前合成脂肪醇价格高昂，天然脂肪醇碳链长度不够而导致消泡抑泡能力差的问题，提供了一种用米糠蜡作为活性成分的高级脂肪醇乳液消泡剂。米糠蜡以高级脂肪酸、高级脂肪醇和高级脂肪醇酯为主要成分，其中含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其对应的醇酯。

为解决上述的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种高级脂肪醇乳液消泡剂，包括米糠蜡、蜡、烷烃或植物油脂、表面活性剂、增稠剂、杀菌剂和水。

所述的米糠蜡是精制米糠蜡，为浅白色固体，分子量在700-850，皂化值在60-80mgKOH/g，酸值不高于1mg KOH/g，皂化物含量40-60％。

优选地，各组分的质量百分比分别为：

更优选地，各组分的质量百分比分别为：

最优选地，各组分的质量百分比分别为：

优选地，所述的蜡是固体石蜡。

更优选地，所述的固体石蜡是52#石蜡、70#微晶蜡或80#微晶蜡等。

优选地，所述烷烃或植物油脂的沸点高于200℃，在25℃下为液体，且溶解度小于0.1g/L，所述的烷烃是矿物油，所述的植物油脂是棕榈油、大豆油或菜籽油。

优选地，所述的表面活性剂是非离子表面活性剂或非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复合物。

优选地，所述的非离子表面活性剂为环氧乙烷数为5-50个的脂肪醇聚氧乙烯醚，所述的阴离子表面活性剂为高级脂肪酸的盐或萘磺酸的盐。

优选地，所述的非离子表面活性剂为：

(1)环氧乙烷数为5-50个的脂肪醇聚氧乙烯醚，如异构十三醇聚氧乙烯醚(12EO)、异构十三醇聚氧乙烯醚(15EO)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-20)；

(2)不饱和油聚氧乙烯醚，如蓖麻油与5-40个环氧乙烷的反应产物，如蓖麻油聚氧乙烯醚(40EO)；

所述的阴离子表面活性剂为：

(1)高级脂肪酸的盐，如C4-C22的烷基磺酸盐，尤其是钠盐和铵盐，如十二烷基二苯醚二磺酸钠；

(2)萘磺酸的盐，如C8-C22的烷基二苯醚，尤其是双磺化的C8-C22烷基二苯醚，如双磺化十二烷基二苯醚的盐，尤其是铵盐和钠盐；

(3)磺基琥珀酸二-C4-C20烷基酯盐，尤其是铵盐和钠盐。

优选地，所述的增稠剂为阴离子聚合物类增稠剂或植物高分子类增稠剂。

更优选地，所述的阴离子聚合物类增稠剂为丙烯酸聚合物、丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺-丙烯酸聚合物或丙烯酸-丙烯酸酯聚合物；所述的植物高分子类增稠剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素或黄原胶。

优选地，所述的杀菌剂为甲醛、异噻唑啉酮、溴硝醇或戊二醛。

通过如上组成制备的高级脂肪酸乳液消泡剂通常具有200-2000mPa.s的粘度。乳液粒径通常小于30μm，优选0.1～20μm，尤其是1～15μm，进一步特别优选1～6μm。

利用精制米糠蜡制备的高级脂肪醇乳液消泡剂适用于制浆造纸各工段中的泡沫控制，特别适用于造纸系统，尤其是造纸湿部的泡沫控制。进一步，利用精制米糠蜡制备的高级脂肪醇乳液消泡剂特别适用于高温纸机的消泡和脱气，优选40～70℃的白水系统，特别优选45～60℃的纸机系统的泡沫控制。

本发明的高级脂肪醇乳液消泡剂的制备方法如下：

(1)首先将油相包括米糠蜡、蜡、植物油脂和表面活性剂加入到反应釜中，开启搅拌并升温至80～110℃使固体完全融化。

(2)将升温至95℃的水，以缓慢的流速加入到油相中，进行乳化得到预乳液。

(3)乳化完成后，通过胶体磨将预乳液进一步乳化，乳化至目标粒径。

(4)加入增稠剂和杀菌剂，并调整体系pH至中性。

有益效果：

1.米糠蜡以高级脂肪酸、高级脂肪醇和高级脂肪醇酯为主要成分，其中含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其对应的醇酯。脂肪醇碳链越长，其消泡、抑泡能力越强。

2.米糠蜡中含有的高级脂肪醇酯有助于二十六醇、二十八醇和三十醇的乳化，有利于提高制备乳液的性能和稳定性。

3.米糠蜡来源丰富，用精制米糠蜡为原料制备高级脂肪醇乳液消泡剂，不仅提高了米糠蜡的附加值，并提供了一种具有价格竞争优势的高级脂肪醇乳液消泡剂。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

一种高级脂肪醇乳液消泡剂，包括米糠蜡、蜡、烷烃或植物油脂、表面活性剂、增稠剂、杀菌剂、水。

优选地，各组分的质量百分比分别为：

更优选地，各组分的质量百分比分别为：

最优选地，各组分的质量百分比分别为：

优选地，所述的蜡是固体石蜡。

优选地，所述的烷烃是矿物油，所述的植物油脂是棕榈油、大豆油或菜籽油。

优选地，所述的非离子表面活性剂为：

所述的阴离子表面活性剂为：

(3)磺基琥珀酸二-C4-C20烷基酯盐，尤其是铵盐和钠盐。

更优选地，所述的阴离子聚合物类增稠剂为丙烯酸聚合物、丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺-丙烯酸聚合物或丙烯酸-丙烯酸酯聚合物；所述的植物高分子类增稠剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、黄原胶。

通过如上组成制备的高级脂肪酸乳液消泡剂通常具有200-2000mPa.s的粘度。乳液粒径通常小于30μm，优选0.1-20μm，尤其是1-15μm，进一步特别优选1-6μm。

以下实施例物料来源如下：

精制米糠蜡：广州圣峰化工

Sasol N20+：德国沙索(Sasol),牌号为N20+

甘油硬脂酸酯：海安石化

52#石蜡：荆门石化，型号52#

70#微晶蜡：荆门石化，型号70#

32#矿物油：茂名石化，型号32#

24度棕榈油：产地马来西亚

丙烯酸增稠剂：陶氏，型号：ASE-60

十二烷基二苯醚二磺酸钠：

异构十三醇聚氧乙烯醚(12EO)：沙索MULTISO 13/120

异构十三醇聚氧乙烯醚(15EO)：巴斯夫Lutensol TO15

蓖麻油聚氧乙烯醚(40EO):海安石化EL40

脂肪醇聚氧乙烯醚(20EO):海安石化AEO-20

异噻唑啉酮：日本栗田

实施例1

高级脂肪醇乳液消泡剂1，各组分按质量百分比为：精制米糠蜡20％，52#石蜡4％，32#矿物油4％，十二烷基二苯醚二磺酸钠1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为522mPa.s。

实施例2

高级脂肪醇乳液消泡剂2，各组分按质量百分比为：精制米糠蜡18％，52#石蜡5％，棕榈油5％，异构十三醇聚氧乙烯醚(12EO)1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，异噻唑啉酮0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为482mPa.s。

实施例3

高级脂肪醇乳液消泡剂3，各组分按质量百分比为：精制米糠蜡20％，70#微晶蜡4％，棕榈油4％，十二烷基二苯醚二磺酸钠1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为620mPa.s。

实施例4

高级脂肪醇乳液消泡剂4，各组分按质量百分比为：精制米糠蜡18％，70#微晶蜡5％，32#矿物油5％，异构十三醇聚氧乙烯醚(15EO)1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，溴硝醇杀菌剂0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为560mPa.s。

实施例5

高级脂肪醇乳液消泡剂5，各组分按质量百分比为：精制米糠蜡12％，Sasol N20+6％，52#石蜡5％，32#矿物油5％，蓖麻油聚氧乙烯醚(40EO)1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，配制得到测试新制的产品的乳液粘度为550mPa.s。

实施例6

高级脂肪醇乳液消泡剂6，各组分按质量百分比为：精制米糠蜡9％，Sasol N20+9％，70#微晶蜡5％，棕榈油5％，异构十三醇聚氧乙烯醚(15EO)1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，溴硝醇杀菌剂0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为600mPa.s。

对比例1

高级脂肪醇乳液消泡剂7，各组分按质量百分比为：Sasol N20+16％，甘油硬脂酸酯4％，52#石蜡4％，32#矿物油4％，异构十三醇聚氧乙烯醚(12EO)1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为424mPa.s。

对比例2

高级脂肪醇乳液消泡剂8，各组分按质量百分比为：Sasol N20+20％，70#微晶蜡4％，棕榈油4％，脂肪醇聚氧乙烯醚(20EO)1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为736mPa.s。

对比例3

高级脂肪醇乳液消泡剂9，各组分按质量百分比为：Sasol N20+10％，甘油硬脂酸酯10％，70#微晶蜡4％，32#矿物油4％，十二烷基二苯醚二磺酸钠1.2％，丙烯酸增稠剂1.6％，异噻唑啉酮0.2％，水69％配制得到，测试新制的产品的乳液粘度为802mPa.s。

乳液稳定性测试：

将实施例和对比例中所制备的产品，采用NDJ-8数显粘度计，采用2#转子，30rpm转速，测试的粘度为25℃下的乳液粘度，粘度的变化如表1所示。

消泡抑泡性能测试：

测试装置：循环鼓泡仪；测试方法：取工厂网下白水池白水500ml，分别加热至40℃和55℃，开启循环鼓泡仪，将泡沫高度鼓至300ml高度，然后加入10ppm新制备的实施例和比较例中的乳液消泡剂，记录泡沫体积随时间的变化规律。前30s内，泡沫体积越小，消泡性能越好；240s时，泡沫体积越小，抑泡能力越好。制备样品的消泡和抑泡能力如表2和表3所示。

表1不同脂肪醇乳液消泡剂在不同储存时间的粘度变化情况

表2不同脂肪醇乳液消泡剂在40℃下的消泡抑泡性能

表3不同脂肪醇乳液消泡剂在55℃下的消泡抑泡性能

由表1、表2、表3可知，在乳液稳定性上，比较例1是目前较为成熟的工艺，实施例1-4的乳液稳定性和对比例1相当，优于对比例2和3。在消泡和抑泡能力上，所有的实施例均优于比较例，消泡速度实施例和比较例相当，但对泡沫的抑制能力，实施例要更优(上升到同样的泡沫高度需要的时间更长)。

Sasol N20+是目前全世界制备脂肪醇消泡剂的主要原料，但产量很低，且价格十分昂贵。米糠蜡来源广泛，价格低廉且含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其对应的醇酯，既能保证消泡剂的消泡效果，又能保证消泡剂的稳定性。

Claims

1.一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，包括米糠蜡、蜡、烷烃或植物油脂、表面活性剂、增稠剂、杀菌剂和水。

2.根据权利要求1所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，各组分的质量百分比分别为：

3.根据权利要求1-2任一所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的蜡是固体石蜡。

4.根据权利要求3所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的固体石蜡是52#石蜡、70#微晶蜡或80#微晶蜡。

5.根据权利要求1-2任一所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的烷烃是矿物油，所述的植物油脂是棕榈油、大豆油或菜籽油。

6.根据权利要求1-2任一所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的表面活性剂是非离子表面活性剂、或非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复合物。

7.根据权利要求6所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的非离子表面活性剂为环氧乙烷数为5-50个的脂肪醇聚氧乙烯醚，所述的阴离子表面活性剂为高级脂肪酸的盐或萘磺酸的盐。

8.根据权利要求1-2任一所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的增稠剂为阴离子聚合物类增稠剂或植物高分子类增稠剂。

9.根据权利要求8任一所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的阴离子聚合物类增稠剂为丙烯酸聚合物、丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺-丙烯酸聚合物或丙烯酸-丙烯酸酯聚合物；所述的植物高分子类增稠剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素或黄原胶。

10.根据权利要求1-2任一所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂，其特征在于，所述的杀菌剂为甲醛、异噻唑啉酮、溴硝醇或戊二醛。

11.权利要求1-2任一所述的一种高级脂肪醇乳液消泡剂在制浆造纸中泡沫控制的应用。