CN107236133A - 一种阳离子松香胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阳离子松香胶的制备方法，包括以下步骤：将松香和强化松香一并加入至反应釜中熔融，再滴加松香胶专用双子乳化剂，搅拌均匀；接着缓慢滴加热的去离子水，并降低搅拌速度；将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入铝盐，再加入冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，制得所述阳离子松香胶。本发明还提供了上述制备方法制得的阳离子松香胶，其粒度细、泡沫小、白度高、分散性和施胶性能优异，具有良好的应用前景和市场潜力。

Description

一种阳离子松香胶的制备方法
技术领域
本发明属于高分子合成领域，具体涉及一种阳离子松香胶的制备方法。
背景技术
阳离子分散松香胶，又简称为阳离子松香胶，其作为松香系列第三代产品，具有很多优点，如游离松香含量高,分散粒度细等优点，可节约松香用量50％左右，节约硫酸铝用量30％，同时可提高造纸工艺中上网pH值，减少白水污染,提高纸张施胶度、白度和强度。
目前制备阳离子松香胶的工艺，主要为常温常压下相逆转法制备。采用该方法成功制备的松香胶的关键在于选取合适的乳化剂种类和制备工艺，只有当两者同时具备时，才能有效解决松香胶分散体系的稳定性这个难题。
在选择合适的乳化剂和制备路线方面，目前有很多专利和文献的报道，例如专利US5846308、US6369119、CN1081262C等。其中，美国US6369119中采用单独一种阳离子表面活性剂来制备松香胶；然而，由于单一乳化效果差，制成的松香胶稳定性欠佳，不能够长时间储存。其中，中国专利CN1081262C采用非离子乳化剂-阳离子乳化剂互配乳化体系，但是，这种仅仅依靠简单的混合复配形成的体系，乳化协同效应很弱；另外，在制备过程中，乳化过程较难控制，容易产生沉淀，从而影响松香胶质量，并且体系中有单独的非离子乳化剂存在，使得松香胶在施胶过程中容易产生大量气泡，从而影响施胶效果，降低了纸张质量。
因此，为了获得粒度细、泡沫小、白度高、稳定较高的松香胶，研发出一种新的阳离子松香胶的制备方法，是本领域研发人员当今的研发热点之一。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，发明人拟设计出一种松香胶专用双子乳化剂，用以替代传统的阳离子乳化剂或非离子乳化剂；旨在采用该松香胶专用双子乳化剂用于制备阳离子松香胶，所需时间短，工艺简单，生产成本低。
因此，本发明的第一方面，提供了一种阳离子松香胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将松香和强化松香一并加入至反应釜中，加热至145～155℃熔融；
(2)设定初始搅拌速度为180～240转/分钟，接着在30min内边搅拌边缓慢滴加松香胶专用双子乳化剂，并在该滴加过程中逐渐将搅拌速度提升到1500转/分钟；待所述松香胶专用双子乳化剂滴加完毕后，维持1500转/分钟的搅拌速度，继续搅拌5min；
(3)接着在25min内边搅拌边将50～70℃热的去离子水缓慢滴加至该反应釜内，并在此滴加过程中逐渐将搅拌速度降低至200转/分钟；
(4)将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入铝盐，再加入5～30℃冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，制得所述阳离子松香胶；
其中，所述松香胶专用双子乳化剂依据以下步骤制得：
步骤一：将二乙基二烯丙基氯化铵、OP-10和十二硫醇溶于一部分乙醇中，混合均匀，得混合溶液Ⅰ；向反应容器中加入一部分乙醇，再加入所述混合溶液Ⅰ；
步骤二：将松香单体、苯乙烯和丙烯酰胺溶于一部分乙醇中，混合均匀，得混合溶液Ⅱ；并将所述反应容器升温至78℃，然后向所述反应容器中一并滴加所述混合溶液Ⅱ和过硫酸钠的水溶液，保温反应3～5小时；
步骤三：保温反应完全后，加入蒸馏水调节固含量至30％～40％，即得所述松香胶专用双子乳化剂。
优选地，在上述制备方法中，所述松香、所述强化松香、所述松香胶专用双子乳化剂、所述热的去离子水以及所述铝盐的重量份数如下：
此外，值得说明的是，以上各物料的重量份数均是其各自的有效含量为100％时对应的重量份数，因此，实际用量则需按照所购得原料中实际的有效含量进行折算。
优选地，在上述制备方法中，其中用于制备所述松香胶专用双子乳化剂的各反应物与溶剂的重量份数如下：
同样地，以上各反应物与溶剂的重量份数均是其各自的有效含量为100％时对应的重量份数，因此，实际用量则需按照所购得原料中实际的有效含量进行折算。
进一步优选地，在上述制备方法中，所述强化松香为富马酸-松香共聚物和/或马来酸酐-松香共聚物。
进一步优选地，在上述制备方法中，所述铝盐选自以下任一种或多种的混合物：硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝。
本发明的第二方面，提供了一种阳离子松香胶，所述阳离子松香胶是由上述制备方法制得的。
本发明采用所述松香胶专用双子乳化剂，代替了普通的非离子乳化剂、阳离子乳化剂或者非离子乳化剂-阳离子复配乳化剂。由于双子乳化剂是由两种表面活性剂聚合而成，形成了一个长链并且多支链的高分子聚合物，具有不同的电荷基团，形成类似阴阳离子互配的乳化体系，从而具有强烈的空间位阻，能够使松香溶液形成稳定的体系。由于该双子乳化剂的乳化性能和稳定性能优越，因此，只需添加单独一种乳化剂，既减少了反应时间，又简化了制备工艺，还降低了生产成本；使得制造出的阳离子松香胶与传统常温常压相逆转法制备的阳离子松香胶相比，其粒度细，泡沫小，白度高，稳定性更好。
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，提供了一种阳离子松香胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将松香和强化松香一并加入至反应釜中，加热至145～155℃熔融；
(2)设定初始搅拌速度为180～240转/分钟，接着在30min内边搅拌边缓慢滴加松香胶专用双子乳化剂，并在该滴加过程中逐渐将搅拌速度提升到1500转/分钟；待所述松香胶专用双子乳化剂滴加完毕后，维持1500转/分钟的搅拌速度，继续搅拌5min；
(3)接着在25min内边搅拌边将50～70℃热的去离子水缓慢滴加至该反应釜内，并在此滴加过程中逐渐将搅拌速度降低至200转/分钟；
(4)将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入铝盐，再加入5～30℃冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，制得所述阳离子松香胶；
其中，所述松香胶专用双子乳化剂依据以下步骤制得：
步骤一：将二乙基二烯丙基氯化铵、OP-10和十二硫醇溶于一部分乙醇中，混合均匀，得混合溶液Ⅰ；向反应容器中加入一部分乙醇，再加入所述混合溶液Ⅰ；
步骤二：将松香单体、苯乙烯和丙烯酰胺溶于一部分乙醇中，混合均匀，得混合溶液Ⅱ；并将所述反应容器升温至78℃，然后向所述反应容器中一并滴加所述混合溶液Ⅱ和过硫酸钠的水溶液，保温反应3～5小时；
步骤三：保温反应完全后，加入蒸馏水调节固含量至30％～40％，即得所述松香胶专用双子乳化剂。
在一个优选实施例中，所述松香、所述强化松香、所述松香胶专用双子乳化剂、所述热的去离子水以及所述铝盐的重量份数如下：
在一个优选实施例中，其中用于制备所述松香胶专用双子乳化剂的各反应物与溶剂的重量份数如下：
在一个进一步优选的实施例中，所述强化松香为富马酸-松香共聚物和/或马来酸酐-松香共聚物。
在一个进一步优选的实施例中，所述铝盐选自以下任一种或多种的混合物：硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝。
本发明的第二方面，提供了一种阳离子松香胶，所述阳离子松香胶是由上述制备方法制得的。
实施例1
将200g松香和80g马来松香一并加入反应釜底，加热到145～150℃熔融；设定初始搅拌速度为200转/分钟，接着在30min内边搅拌边缓慢滴加松香胶专用双子乳化剂80g，并在该滴加过程中逐渐将搅拌速度提升到1500转/分钟；所述松香胶专用双子乳化剂滴加完毕后，维持1500转/分钟的搅拌速度，继续搅拌5min；将200g热的去离子水保持在60℃，接着在25min内边搅拌边将该热的去离子水缓慢滴加到该反应釜内，并在此滴加过程中逐渐将搅拌速度降低至200转/分钟；再将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入50g硫酸铝，再加入350g 5～30℃冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，得到阳离子松香胶A1。
实施例2
将200g松香和80g富马松香一并加入反应釜底，加热到150～155℃熔融；设定初始搅拌速度为200转/分钟，接着在30min内边搅拌边缓慢滴加松香胶专用双子乳化剂70g，并在该滴加过程中逐渐将搅拌速度提升到1500转/分钟；所述松香胶专用双子乳化剂滴加完毕后，维持1500转/分钟的搅拌速度，继续搅拌5min；将200g热的去离子水保持在70℃，接着在25min内边搅拌边将该热的去离子水缓慢滴加到该反应釜内，并在此滴加过程中逐渐将搅拌速度降低至200转/分钟；再将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入60g氯化铝，再加入350g 5～30℃冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，得到阳离子松香胶A2。
实施例3
将200g松香和50g富马松香一并加入反应釜底，加热到148～151℃熔融；设定初始搅拌速度为200转/分钟，接着在30min内边搅拌边缓慢滴加松香胶专用双子乳化剂80g，并在该滴加过程中逐渐将搅拌速度提升到1500转/分钟；所述松香胶专用双子乳化剂滴加完毕后，维持1500转/分钟的搅拌速度，继续搅拌5min；将150g热的去离子水保持在55℃，接着在25min内边搅拌边将该热的去离子水缓慢滴加到该反应釜内，并在此滴加过程中逐渐将搅拌速度降低至200转/分钟；再将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入50g硫酸铝，再加入300g 5～30℃冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，得到阳离子松香胶A3。
对比例
将200g松香和80g富马松香一并加入反应釜底，加热到150～155℃熔融；设定初始搅拌速度为200转/分钟，接着在30min内边搅拌边缓慢滴加AEO-980g，并在该滴加过程中逐渐将搅拌速度提升到1500转/分钟；所述AEO-9滴加完毕后，维持1500转/分钟的搅拌速度，继续搅拌5min；将200g热的去离子水保持在60℃，接着在25min内边搅拌边将该热的去离子水缓慢滴加到该反应釜内，并在此滴加过程中逐渐将搅拌速度降低至200转/分钟；再将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入50g硫酸铝，再加入350g 5～30℃冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，得到阳离子松香胶D。
此外，发明人对以上所述的阳离子松香胶A1、A2、A3以及D进行相关性能检测，分别测定了各自的外观、泡沫高度、固含量、pH值、分散性、平均粒度、机械稳定性以及稳定时间；其中，从A1、A2、A3以及D中各取样100mL，放入100mL量筒中，以观察泡沫高度；固含量测定条件为150℃，0.5h；对反应原液进行pH测定；目测各样品在冷水中的分散情况，以测定分散性；平均粒度由粒径仪(Nano-ZS90)测定；在离心机中以3000r/min转速离心5min，并观察各样品是否出现沉淀，以此来评估机械稳定性；而稳定时间是通过将样品于室温下放置一段时间，并观察是否分层来测定的。依据上述测定条件所测得的具体数据如下表1所示：
项目 A1 A2 A3 D
外观 白色乳液 白色乳液 白色乳液 淡黄色乳液
泡沫高度(mL) 4 4 3 12
固含量(％) 35％ 35％ 35％ 35％
pH值 3.62 3.76 3.52 3.53
分散性 短时间自行分散 短时间自行分散 短时间自行分散 不能自行分散
平均粒度(微米) 1.0 1.0 1.2 3.4
机械稳定性 无沉淀 无沉淀 无沉淀 大量沉淀
稳定时间 半年内不分层 半年内不分层 半年内不分层 7天后分层
表1 阳离子松香胶检测数据
从表1的数据结果中可以看出：相较于采用现有技术制备的阳离子松香胶，采用本发明所述方法制备的阳离子松香胶的各项性能指标均更加优异，因此，本发明所提供的阳离子松香胶的制备方法具有良好的应用前景与市场潜力。
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的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将松香和强化松香一并加入至反应釜中，加热至145～155℃熔融；
(2)设定初始搅拌速度为180～240转/分钟，接着在30min内边搅拌边缓慢滴加松香胶专用双子乳化剂，并在该滴加过程中逐渐将搅拌速度提升到1500转/分钟；待所述松香胶专用双子乳化剂滴加完毕后，维持1500转/分钟的搅拌速度，继续搅拌5min；
(3)接着在25min内边搅拌边将50～70℃热的去离子水缓慢滴加至该反应釜内，并在此滴加过程中逐渐将搅拌速度降低至200转/分钟；
(4)将该反应釜内的物料冷却至30℃以下，然后加入铝盐，再加入5～30℃冷的去离子水调节固含量至35％，即可出料，制得所述阳离子松香胶；
其中，所述松香胶专用双子乳化剂依据以下步骤制得：
步骤一：将二乙基二烯丙基氯化铵、OP-10和十二硫醇溶于一部分乙醇中，混合均匀，得混合溶液Ⅰ；向反应容器中加入一部分乙醇，再加入所述混合溶液Ⅰ；
步骤二：将松香单体、苯乙烯和丙烯酰胺溶于一部分乙醇中，混合均匀，得混合溶液Ⅱ；并将所述反应容器升温至78℃，然后向所述反应容器中一并滴加所述混合溶液Ⅱ和过硫酸钠的水溶液，保温反应3～5小时；
步骤三：保温反应完全后，加入蒸馏水调节固含量至30％～40％，即得所述松香胶专用双子乳化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述松香、所述强化松香、所述松香胶专用双子乳化剂、所述热的去离子水以及所述铝盐的重量份数如下：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中用于制备所述松香胶专用双子乳化剂的各反应物与溶剂的重量份数如下：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述强化松香为富马酸-松香共聚物和/或马来酸酐-松香共聚物。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铝盐选自以下任一种或多种的混合物：硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝。
6.一种阳离子松香胶，其特征在于，所述阳离子松香胶由上述任一项权利要求所述的制备方法制得。
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