CN1089131C - 含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴 - Google Patents
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一种含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴，属线型卡提沃根在玻璃纸成型工艺中的应用技术领域，其特征在于在玻璃纸凝固酸浴中添加线型卡提沃根为凝固酸浴添加剂。所述线型卡提沃根在凝固酸浴中的添加量为重量百分比的0.003～1.000%。本发明由于添加了线型卡提沃根，能有效降低凝固酸浴的表面张力，使玻璃纸凝固成型更稳定，提高玻璃纸的质量，还可进一步降低玻璃纸的生产成本。
Description
本发明涉及一种含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴，属线型卡提沃根在玻璃纸成型工艺中的应用技术领域。
玻璃纸是粘胶纤维之一种，它是由富含α-纤维素的棉浆粕等经碱化、黄化、熟成等工序先制成粘胶，然后粘胶再经凝固成型、再生、脱硫、烘燥等工序制造而成。其中，在凝固酸浴中的成型工序因为包括一系列复杂的化学反应，并且直接关系到成品玻璃纸的质量，因此很关键。
粘胶是由纤维素黄酸酯、氢氧化钠和水等组成，现有的成型凝固酸浴由硫酸、硫酸钠和水等组成，成型工序中主要化学反应如下：
(纤维素黄酸酯)
另外，还有许多副反应，如：
其中，硫化物、多硫化物等是粘胶制造过程中生成的反应副产物。凝固成型副反应产生的胶体硫磺等可使酸浴变浑浊，若沉积在喷口、下导辊等处，则容易造成道子等纸病，甚至造成纺纸断头等，从而使成型条件恶化。
由此可见，影响凝固成型的因素的确很多。假设R为化学和物理化学的反应速度，D为凝固酸浴中各种试剂向纤维素内层的扩散速度。若D＞R，即酸向纤维内层扩散的速度大于化学反应速度，则成型后的纤维内外结构均匀，但实际生产中上述条件根本不可能达到，相反，往往在D＜R条件下成型，这是因为从喷口喷出的粘胶一接触凝固酸浴，黄酸酯表层首先凝固分解，而粘胶芯层仍处于凝胶状态，为此，通常情况下，通过改变成型凝固酸浴组成，调节凝固酸浴温度，浸浴长，凝固反应时间以及凝固酸浴循环量等，使D～R，从而改善纤维成型条件，进而提高纤维的物理机械性能。
理论上讲，凝固酸浴温度低，凝固酸浴循环量大，凝固反应时间及凝固酸浴浸浴长，则越有可能性使D～R，但考虑生产实际，如成本、产量等，这些改变毕竟有限，与此相比，改变凝固浴组成方面则潜力很大，这是因为酸浴组成中一方面可改变硫酸、硫酸钠浓度比，这在生产人造丝，如短纤、长丝、帘子线等，运用尤其广泛：另一方面，可选择合适的凝固酸浴添加剂，从而使凝固浴表面张力降低，使D～R，如采用环型卡提沃根(CATIOGEN H，结构式为R
可达到生产电缆和玻璃钢鱼杆专用玻璃纸的制造要求，但要生产克重量较低的特种用途的玻璃纸，其成型工艺要求更为苛刻，至今还没有较理想的凝固浴添加剂。
本发明的目的是提供一种含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴。
本发明为含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴，包括硫酸，硫酸钠，水，其特征在于还同时包括线型卡提沃根添加剂。
线型卡提沃根(CATIOGEN L)，为阳离子型表面活性剂，化学结构式为：R-N(CH3)3-CL，外观为棕色粘稠液体，活性物含量在60％以上，能溶于水和乙醇，它的1％的水溶液PH值为7左右，在水中离解为阳离子活性基团，因此不能与普通肥皂(阴离子型)或一般阴离子型洗涤剂并用，以免降低使用效能。
线型卡提沃根的制备分卤化、缩合两道工序，主要原料为烷基卤化氢和三甲胺，主要反应如下： (R-烷基，CnH2n+1 n＝12～18)
卡提沃根L通常用作杀菌剂，乳化剂，柔软剂及抗静电剂，但因其有很好的耐酸性(即使在50％的硫酸中也很稳定)，并在酸中显示出充分的表面活性，因此本发明提供了一种卡提沃根L的新用途，即用作玻璃纸成型中的凝固酸浴添加剂。
以下对卡提沃根L和卡提沃根H作凝固酸浴添加剂后对玻璃纸成型的影响进行对比分析：
首先，把加入卡提沃根L和卡提沃根H的酸浴的表面张力列于表1：
表1：不同凝固酸浴的表面张力对照表
| 不加活性剂 | 0.1％L添加浴 | 0.1％H添加浴 | |
| 表面张力dye/cm | 70.22 | 35.3 | 38.0 |
其次，由于玻璃纸成型(凝固)为一连续过程，温度、时间对表面活性剂的影响也很重要，因此对上述组成的凝固酸浴液先加热至75℃，并在75℃条件下放置10小时，测定不同时间的表面张力如表2(测定温度50℃)
表2：不同时间的表面张力对照表
| 时间(小时) | 1.5 | 3.0 | 5.0 | 7.0 | 10.0 |
| 0.1％L添加浴 | 35.30 | 35.30 | 34.86 | 34.86 | 34.85 |
| 0.1％H添加浴 | 37.51 | 37.07 | 37.29 | 37.07 | 37.07 |
注1：供试验用的凝固酸浴组成如下：硫酸10％，硫酸钠20％；
2：表面张力根据最大气泡法测定；
3：添加剂添加量以凝固液重量百分比表示，100％指市场出售商品。
同时，考虑玻璃纸成型过程中，为了凝固反应更均一，通常采用较高的硫酸钠含量(同离子效应，使D～R)，如30％，在此条件下，我们同样进行了对比测试，测试条件为：加入表面活性剂0.1％，在保持70℃的条件下长时间放置，在35℃条件下测定期间表面张力，情况见表3。
表3：长时间放置时不同时间的表面张力对照表
| 时间(小时) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 13 | 16 | 21 | 24 |
| L添加浴H添加浴 | 37.6739.24 | 38.5441.17 | 37.8940.80 | 36.7939.86 | 37.0139.42 | 36.6839.42 | 37.4539.42 | 37.0139.42 | 37.0139.20 | 37.6740.73 |
表3测试结果与表2比较表面张力稍高，这是由于硫酸钠浓度提高引起的。
从表1、2、3诸数据可看出，在玻璃纸凝固酸浴中加入微量卡提沃根L，同样可使酸浴的表面张力明显降低，而且L各方面的情况较H更好。
最后，关于卡提沃根L添加剂的添加量与表面张力的关系，我们作了进一步研究，具体情况见表4。(测量温度为25℃)
表4：不同添加量的表面张力对照表
| 卡提沃根L添加量(％) | 酸浴表面张力(dye/cm) |
| 1.00.500.250.100.050.0250.01250.006250.0031250.001560.00078添加剂未加 | 35.2234.1833.7933.7933.4933.2033.0032.7032.4045.6550.7870.22 |
由表4可以看出，表面张力在添加量为1.0～0.03％的范围内，大致显示出一定值。添加量低至0.00156％时，表面张力则急剧上升，这可能由于表面活性剂用量低到足够程度则不起作用的缘故。由此，我们认为，所述卡提沃根L在凝固酸浴中的添加量为凝固酸浴重量百分比的0.003～1.000％。
综上所述，本发明与现有技术相比，能有效降低凝固酸浴的表面张力，使扩散速度D更接近于反应速度R，从而使凝固成型更稳定，能有效提高玻璃纸的质量；同时由于卡提沃根L与卡提沃根H相比，没有环的结构，使其结构较稳定，耐酸性较强，更适合于在玻璃纸成型中作为凝固酸浴添加剂，且其性能价格比更高，可在提高玻璃纸质量的基础上，进一步降低玻璃纸的生产成本。
以下结合实施例对本发明作进一步描述：
本发明所述的凝固酸浴中各组份的重量百分比分别为：硫酸：10～15％，硫酸钠：15～25％，卡提沃根L：0.010～0.025％，其余为水。在连续生产过程中，先在酸站中按上述比例调配成凝固酸浴，然后由管道输送至生产线中的凝固酸浴槽中即可进行玻璃纸成型生产。经实际应用，结果如下：
首先，对酸浴的影响：
1、加入0.01～0.025的卡提沃根L，凝固酸浴变清，添加后过1～2小时，则完全为透明液体。
2、凝固反应的硫磺类付产物，由于卡提沃根L的乳化作用，几乎完全稳定地浮游在凝固酸浴液面上(过滤后可完全除去)，减少了喷口，下导纸辊上硫磺沉积，从而预防了成品纸上道子等纸病以及由此造成的断头等。
3、不加卡提沃根L，随纺纸速度的增大或玻璃纸克重的降低，成型条件严重恶化，断头、乳白纸等明显增加，加入卡提沃根0.01～0.025，这类现象可明显减少，(喷口拆装率、纺纸断头率等减少20～50％)。
其次，玻璃纸的质量明显改善，表现在手感柔软，张力，伸张度等均有一定程度提高(见表5)，尤其是它能促进粘胶成型均一化这方面，不仅可以实现玻璃纸生产高速化，而且通过努力有望实现克重更低或更高的玻璃纸生产。
表5：成品纸性能对照表
| 项目 | 普通玻璃纸 | 薄型彩色玻璃纸 |
| 克重g/m2酸浴添加剂撕裂指数mN.m2/g断裂长RM伸长率 纵 ％横 ％ | 30±2卡提沃根H1.24.01020 | 23±2卡提沃根L1.64.51020 |
Claims (3)
1.一种含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴，包括硫酸，硫酸钠，水，其特征在于还同时包括线型卡提沃根添加剂。
2.按权利要求1所述的含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴，其特征在于所述的线型卡提沃根在凝固酸浴中的添加量为凝固酸浴重量百分比的0.003～1.000％。
3.按权利要求1或2所述的含线型卡提沃根的玻璃纸凝固酸浴，其特征在于所述凝固酸溶中各组份的重量百分比分别为：硫酸：10～15％，硫酸钠：15～25％，线型卡提沃根：0.01～0.025％，其余为水。
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