CN110407973A - 一种松香胶用阳离子乳化剂的制备方法 - Google Patents

一种松香胶用阳离子乳化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种松香胶用阳离子乳化剂的制备方法，包括将疏水单体、部分亲水单体、阳离子单体、表面活性剂、部分引发剂、硫酸，按配比溶于水中混合，升温；将剩余的亲水单体和剩余的引发剂分别配置成亲水单体水溶液和引发剂水溶液；缓慢滴加至混合液中，同时升温，待亲水单体水溶液和引发剂水溶液滴加完毕后，继续反应至反应完全，即得到所述松香胶用阳离子乳化剂。本发明生产工艺简单，反应效率高且釜低物不产生爆聚凝胶，不需要额外蒸水工艺来调整固含，在乳化过程中该乳化剂可以在水油界面定向紧密排列形成致密膜，起到稳定乳液的效果，在实际应用中所制备的乳液稳定性优异、粒径分布系数小、粒径细小、筛余物低。

Description

一种松香胶用阳离子乳化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及乳化剂制备领域，具体涉及用于制备松香胶类纸张施胶剂的乳化剂。
背景技术
施胶是造纸的重要工艺过程，松香类施胶剂在众多施胶剂中占主导地位，国内使用最多的浆内施胶剂就是松香施胶剂，其施胶成本低廉，且可以满足大部分种类纸品的要求，而松香类施胶剂中又以阳离子松香胶应用最为广泛。
阳离子松香胶自身显正电性，能够主动附着在带有负电性的纸张纤维表面，可以显著提高纸张的耐久性、白度，减少硫酸铝、增白剂的用量，以及改善纸张的印刷性能。由于松香本身带有羧基，显负电性，且具有一定的结晶能力，现行技术制备的阳离子松香胶乳都存在稳定性差和易沉淀的缺陷。
因此，制备高稳定性的阳离子松香胶乳需要筛选复配或者制备具有强乳化能力的阳离子乳化剂。目前，用于乳化松香胶的阳离子乳化剂大致分为两类：例如，专利CN103894109A、CN101298029、CN106047214A等公开了以松香、多元醇、脂肪酸或酸酐为原料制备松香基乳化剂,利用该乳化剂结构与松香结构类似的原理制备松香胶乳液，但该法制备的松香胶乳液仍存在易沉淀、不稳定的缺陷；专利CN106279533A、CN101319026A等是以苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸等单体和阳离子单体共聚而成得到高分子乳化剂，但在制备乳化剂时存在操作繁杂、釜底易爆聚和反应完仍需蒸水来调整固含的缺点，且制备的松香胶乳液粒径粗大，不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种松香胶用阳离子乳化剂的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种松香胶用阳离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将疏水单体、部分亲水单体、阳离子单体、表面活性剂、部分引发剂、硫酸，按配比溶于水中混合，升温至65-75℃，得混合液；
步骤二，将剩余的所述亲水单体和剩余的所述引发剂分别配置成亲水单体水溶液和引发剂水溶液；
步骤三，将步骤二中的所述亲水单体水溶液和引发剂水溶液，缓慢滴加至步骤一的所述混合液中，滴加的同时逐渐升温至85-95℃，待亲水单体水溶液和引发剂水溶液滴加完毕后，继续反应至反应完全，即得到所述松香胶用阳离子乳化剂。
作为优选的技术方案，各组分的重量含量如下：
水的用量没有特别限定，本领域技术人员应能根据各组分的分散混合情况，以及最终产品的固含量需要进行调节。优选的，水的用量为10-300份。
作为进一步优选的技术方案，步骤一中，亲水单体的加入量为20-30重量份，引发剂的加入量为2-3重量份。
作为优选的技术方案，所述疏水单体选自甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、乙酸乙酯中的任意一种或几种。
作为优选的技术方案，所述亲水单体选自丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种或几种。
作为优选的技术方案，所述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、对烯基苄基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯中的任意一种或几种。
作为优选的技术方案，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、次磷酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的任意一种或几种。
作为优选的技术方案，所述硫酸的溶液浓度为15-25％。
作为优选的技术方案，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、烷基脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
作为优选的技术方案，所述松香胶用阳离子乳化剂的重均分子量为1000-20000。
本发明采用的聚合方式介于溶液聚合和乳液聚合之间，生产工艺简单，在釜低引入新引发剂，反应效率高且釜低物不产生爆聚凝胶，不需要额外蒸水工艺来调整固含，在乳化过程中该乳化剂可以在水油界面定向紧密排列形成致密膜，起到稳定乳液的效果，在实际应用中所制备的乳液稳定性优异、粒径分布系数小、粒径细小、筛余物低。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1
在釜低依次加入去离子水165g、O-15 15g、甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯30g、苯乙烯10g、丙烯酸3g、20％浓硫酸30g、亚硫酸钠0.5g，搅拌升温；配置丙烯酰胺溶液(30g+50g水)，配置引发剂溶液(过硫酸铵1.5g+30g水)；待釜内温度升至70℃时，开始滴加丙烯酰胺溶液和引发剂溶液，同时开始继续升温使釜内温度达90度左右，待丙烯酰胺溶液和引发剂溶液滴加完毕，开始计时，继续保温3小时，反应完毕，冷却，即可得到固含约27％的高性能阳离子松香胶乳化剂。
实施例2
在釜低依次加入去离子水165g、23E10 15g、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵30g、丙烯酸乙酯10g、丙烯酸羟乙酯3g、20％浓硫酸30g、亚硫酸氢钠0.5g，搅拌升温；配置甲基丙烯酸羟丙酯溶液(30g+50g水)，配置引发剂溶液(过硫酸钠1.5g+30g水)；待釜内温度升至70℃时，开始滴加甲基丙烯酸羟丙酯溶液和引发剂溶液，同时开始继续升温使釜内温度达90度左右，待甲基丙烯酸羟丙酯溶液和引发剂溶液滴加完毕，开始计时，继续保温3小时，反应完毕，冷却，即可得到固含约27％的高性能阳离子松香胶乳化剂。
实施例3
在釜低依次加入去离子水165g、NP-10 15g、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵30g、甲基丙烯酸酯10g、甲基丙烯酸羟乙酯3g、20％浓硫酸30g、次磷酸钠0.5g，搅拌升温；配置丙烯酸羟丙酯溶液(30g+50g水)，配置引发剂溶液(过硫酸钾1.5g+30g水)；待釜内温度升至70℃时，开始滴加丙烯酸羟丙酯溶液和引发剂溶液，同时开始继续升温使釜内温度达90度左右，待丙烯酸羟丙酯溶液和引发剂溶液滴加完毕，开始计时，继续保温3小时，反应完毕，冷却，即可得到固含约27％的高性能阳离子松香胶乳化剂。
对比例
在釜低依次加入去离子水170g、二烯丙基二甲基氯化铵30g、丙烯酸乙酯10g、苯乙烯10g，丙烯酸3g、丙烯酰胺20g，20％浓硫酸30g，搅拌升温；配置引发剂溶液(过硫酸钠1.5g+30g水)；待釜内温度升至80℃时，开始滴加引发剂溶液，滴加完毕，继续保温3小时，冷却，即可得到固含约27％的阳离子松香胶乳化剂对比样。
应用实施例
将300g松香和100g富马松香共同于釜低加热至150℃左右，熔融搅拌均匀，40分钟内加入300g已加热到95℃左右的乳化剂(其中，所述乳化剂为实施例1-3和对比例得到的乳化剂)，充分搅拌，后继续滴加95℃左右的去离子水500g，并根据粘度变化，调节转速至1000-1500RPM，使体系由油包水反相成水包油体系后，立即将搅拌转速降至200RPM左右，加入冷却水250g，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。产品的粒径及粒径分布系数由马尔文粒径仪(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。
各实施例和对比例的应用效果对比见表1：
表1
结果表明，本发明的松香胶用阳离子乳化剂粒径小、粒径分布系数小、稳定性优异。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种松香胶用阳离子乳化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将疏水单体、部分亲水单体、阳离子单体、表面活性剂、部分引发剂、硫酸，按配比溶于水中混合，升温至65-75℃，得混合液；
步骤二，将剩余的所述亲水单体和剩余的所述引发剂分别配置成亲水单体水溶液和引发剂水溶液；
步骤三，将步骤二中的所述亲水单体水溶液和引发剂水溶液，缓慢滴加至步骤一的所述混合液中，滴加的同时逐渐升温至85-95℃，待亲水单体水溶液和引发剂水溶液滴加完毕后，继续反应至反应完全，即得到所述松香胶用阳离子乳化剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各组分的重量含量如下：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一中，亲水单体的加入量为20-30重量份，引发剂的加入量为2-3重量份。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述疏水单体选自甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、乙酸乙酯中的任意一种或几种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述亲水单体选自丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种或几种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述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、对烯基苄基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯中的任意一种或几种。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、次磷酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的任意一种或几种。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸的溶液浓度为15-25％。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、烷基脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
10.根据权利要求1-9任一项所述方法制备的松香胶用阳离子乳化剂，其特征在于，所述松香胶用阳离子乳化剂的重均分子量为1000-20000。
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