CN111138653A - 一种阳离子松香胶乳化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阳离子松香胶乳化剂，其制备方法，包括如下步骤：在多元酸和多元胺的缩聚反应过程中加入松香，得到的缩聚产物与环氧氯丙烷反应后，经后处理得到所述阳离子松香胶乳化剂。本发明采用溶液缩聚反应方式，在分子结构中引入松香，以提高乳化剂的抗水性以及乳化相容性，且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，在实际应用中相较其他种类乳化剂所制备的乳液稳定性优异、粒径细小、筛余物低、应用效果佳。
Description
技术领域
本发明涉及造纸用乳化剂技术领域，具体涉及一种阳离子松香胶乳化剂及其制备方法。
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、CN101298029A、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
本发明旨在提供一种阳离子松香胶乳化剂及其制备方法，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：
一种阳离子松香胶乳化剂的制备方法，包括如下步骤：在多元酸和多元胺的缩聚反应过程中加入松香，得到的缩聚产物与环氧氯丙烷反应后，经后处理得到所述阳离子松香胶乳化剂。
优选的，向所述缩聚产物中先加入尿素脱氨，再与环氧氯丙烷反应制备所述阳离子松香胶乳化剂。
作为优选的技术方案，一种阳离子松香胶乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将松香、多元酸、多元胺加入到反应釜中，升温至150-170℃充分反应后，加终止水降温至90-110℃；
步骤二，向步骤一釜料中加入尿素，在95℃-105℃下保温反应，保温结束降温至40℃以下；
步骤三，向步骤二釜料中滴加环氧氯丙烷，滴加过程中保持温度不超过45℃，滴加完毕充分反应；
步骤四，将步骤三中物料升温至55-65℃，保温，待粘度上升至终止粘度时，加终止水，加终止酸调节pH值在2.5-3.5之间，得到所述阳离子松香胶乳化剂。
上述制备方法中，各组分的重量配比如下：
优选的，所述多元酸选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。
优选的，所述多元胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇胺中的至少一种。
优选的，所述终止酸选自盐酸、硫酸中的一种或两种混合，所述的终止酸水溶液浓度优选为40-60wt％。
优选的，步骤四所述终止粘度范围为100cps-150cps。
优选的，步骤一的反应时间为5-6小时；步骤二的反应时间为1-3小时；步骤三的反应时间为2-4小时；步骤四的保温时间为3-4小时。
水的用量没有特别限定，步骤一中水的加入量以终止缩聚反应以及后续步骤中各反应物混合均匀易于充分反应为宜；步骤四中水的加入量以完全终止反应以及调节产物合适的浓度为宜。本领域技术人员根据常识、反应过程以及产物的应用需要可选地调节各步骤中水的加入量。优选的，水的用量为300-500份。
本发明制备的阳离子松香胶乳化剂，作为松香胶专用乳化剂。
本发明采用溶液缩聚反应方式，在分子结构中引入松香，以提高乳化剂的抗水性以及乳化相容性，并添加尿素进行脱氨化以减少环氧氯丙烷的用量，来降低成品中有机氯的含量。且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，在实际应用中相较其他种类乳化剂所制备的乳液稳定性优异、粒径细小、筛余物低、应用效果佳。
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。各原料如无具体说明，均为常规市售产品。
实施例1
釜低依次加入粉体松香5g、己二酸25g、二乙烯三胺20g，开启搅拌并缓慢升温至155℃-160℃，保温反应4小时，加去离子水200g，降温至90-110℃；
然后向釜料中加入尿素5g，在95℃-105℃下保温反应1.5小时，降温至40℃以下；开始滴加环氧氯丙烷10g，滴加过程中应保持温度不得超过45℃，滴加完毕，保温反应2小时；
保温结束，缓慢升温至60℃，在60℃下保温3-4小时，待粘度上升至终止粘度时，加终止水300g，并加稀硫酸2g调节pH，调整固含即得到阳离子松香胶乳化剂。
实施例2
釜低依次加入粉体松香8g、乙二酸30g、三乙烯四胺20g，开启搅拌并缓慢升温至155℃-160℃，保温反应4小时，加去离子水300g，降温至90-110℃；
然后向釜料中加入尿素10g，在95℃-105℃下保温反应1.5小时，降温至40℃以下；开始滴加环氧氯丙烷20g，滴加过程中应保持温度不得超过45℃，滴加完毕，保温反应2小时；
保温结束，缓慢升温至60℃，在60℃下保温3-4小时，待粘度上升至终止粘度时，加终止水200g，并加稀硫酸2g调节pH，调整固含即得到阳离子松香胶乳化剂。
实施例3
釜低依次加入粉体松香10g、丁二酸20g、乙醇胺15g，开启搅拌并缓慢升温至155℃-160℃，保温反应4小时，加去离子水200g，降温至90-110℃；
然后向釜料中加入尿素8g，在95℃-105℃下保温反应1.5小时，降温至40℃以下；开始滴加环氧氯丙烷15g，滴加过程中应保持温度不得超过45℃，滴加完毕，保温反应2小时；
保温结束，缓慢升温至60℃，在60℃下保温3-4小时，待粘度上升至终止粘度时，加终止水300g，并加稀硫酸1.5g调节pH，调整固含即得到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％的高性能阳离子松香胶乳化剂。
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，然后继续滴加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乳化效果对比见表1：
表1
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～3制备的阳离子松香胶乳化剂配制阳离子松香胶乳液，与对比例相比，其粒径分布系数小、粒径细小、稳定性优异，制备工艺简单，成本低廉。
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。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种阳离子松香胶乳化剂的制备方法，包括如下步骤：在多元酸和多元胺的缩聚反应过程中加入松香，得到的缩聚产物与环氧氯丙烷反应后，经后处理得到所述阳离子松香胶乳化剂。
2.如权利要1所述的方法，其特征在于，向所述缩聚产物中先加入尿素脱氨，再与环氧氯丙烷反应制备所述阳离子松香胶乳化剂。
3.如权利要2所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将松香、多元酸、多元胺加入到反应釜中，升温至150-170℃充分反应后，加终止水降温至90-110℃；
步骤二，向步骤一釜料中加入尿素，在95-105℃下保温反应，保温结束降温至40℃以下；
步骤三，向步骤二釜料中滴加环氧氯丙烷，滴加过程中保持温度不超过45℃，滴加完毕充分反应；
步骤四，将步骤三中物料升温至55-65℃，保温，待粘度上升至终止粘度时，加终止水，加终止酸调节pH值在2.5-3.5之间，得到所述阳离子松香胶乳化剂。
4.如权利要3所述的方法，其特征在于，各组分的重量份数如下：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元酸选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇胺中的至少一种。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述终止酸选自盐酸、硫酸中的一种或两种混合。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一的反应时间为5-6小时；步骤二的反应时间为1-3小时；步骤三的反应时间为2-4小时；步骤四的保温时间为3-4小时。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤四所述终止粘度范围为100cps-150cps。
10.根据权利要求1-9任一项所述方法制备的阳离子松香胶乳化剂。
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