TWI527803B - 光學增亮劑之儲存穩定溶液 - Google Patents

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Description

光學增亮劑之儲存穩定溶液
本發明係關於無需額外增溶添加劑之基於二胺基二苯乙烯衍生物之光學增亮劑之儲存穩定溶液。
可藉由添加光學增亮劑(OBAs)改進紙、板、紡織及非紡織產品之白度及其吸引力為已悉知。紙與板工業中最重要之光學增亮劑係4,4'-二胺基二苯乙烯-2,2'-二磺酸之苯胺基取代之雙三嗪基衍生物。該苯胺基取代基可含有提供較大水溶性之附加磺酸基團。其中苯胺基取代基不包含磺酸基團之結構式(A,M=Na)之光學增亮劑對纖維素纖維具有極高的親和力且尤其適於應用在紙製造過程的濕端。
為便於處理及計量，紙與板工業要求光學增亮劑係以液態形式(較佳係以濃縮水溶液形式)提供。此外，液態形式必須在寬廣溫範圍内(通常係4至50℃)可穩定地延長儲存。過去，增溶助劑諸如尿素或乙二醇以至高30重量%之量添加以使(A)之水溶液可穩定儲存。該等增溶試劑對纖維素無親和力，然而且污染紙廠之流出物。
EP-A-884 312提供此問題之部分解決方案，即揭示可利用某些(A,包括M=Na)之水合物製造穩定之含有少量調配助劑之液態懸浮液或漿液。
EP-A-1 300 514提供另一部分解決方案，即揭示在40至98℃之間之高溫下仍穩定之(A,包括M=Na)之濃縮水性增亮劑製劑。
WO 2007/017336 A1揭示無需額外增溶添加劑之基於某些4,4'-二胺基二苯乙烯-2,2'-二磺酸之苯胺基取代之雙三嗪基衍生物之鹽形式之光學增亮劑之儲存穩定溶液。
WO 2005/028749 A1揭示包含烷醇胺與結構式A(M=H)之光學增亮劑之光學增亮劑組合物。較佳烷醇胺係2-胺基-2-甲基-1-丙醇、1-胺基-2-丙醇或2-胺基-2-甲基-1-丙醇與2-(N-甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇之混合物。
日本公開62-273266揭示包含陰離子雙(三嗪基胺基)二苯乙烯衍生物之第四銨鹽之光學增亮劑組合物。較佳第四銨離子係三甲基-β-羥乙銨離子。
對不含增溶助劑之穩定之二磺酸化光學增亮劑之濃縮水溶液仍有需求。
現在已意外地發現在未添加增溶助劑下，(A)的具體鹽形式與少量有機酸組合可形成穩定濃縮溶液。
因此，本發明提供一種含有10至40重量%之結構式(1)化合物與0.05至5重量%之選自檸檬酸、羥乙酸、乙酸或甲酸之有機酸之水溶液：
其中R係氫或甲基，M+ 係Li+ 、Na+ 或K+ 且n小於或等於1.5。
如實例5闡述，使用有機酸替代鹽酸(如在WO 2007/017336 A1中與類似光學增亮劑所使用)導致更佳儲存穩定性。
較佳係含有15至35重量%之結構式(1)化合物，其中R係氫或甲基，M+ 係Na+ ，且n小於或等於1.5及0.1至2重量%之檸檬酸之水溶液。
更佳係其中R為氫，M+ 係Na+ ，且n小於或等於1.5之水溶液。
尤其較佳係其中R為氫，M+ 係Na+ ，且n小於或等於1.2之水溶液。
本發明亦提供製造上述水溶液之方法，該方法之特徵係藉由2-甲基胺基乙醇及有機酸(例如，乙酸、甲酸、酒石酸或檸檬酸)處理，將以水溶液形式之結構式(2)化合物轉化成混合鹽形式(1)(其中，至少25%之與磺酸基團連接之M+ 離子已由(CH3 )2 NH+ CH2 CH2 OH離子取代)。
其中R係氫或甲基。
本水溶液可視需要包含一種或多種載劑、抗凍劑、消泡劑、增溶助劑、防腐劑、錯合劑等及在製備光學增亮劑期間形成之有機副產物。
已知載劑可賦予著色塗膜增亮劑組合物經改進之增白特徵且可為，例如，聚乙二醇、聚乙烯醇或羧甲基纖維素。
抗凍劑可為，例如，尿素、二乙二醇或三乙二醇。
增溶助劑可為，例如，尿素、三乙醇胺、三異丙醇胺或2-二甲胺基乙醇。
本水溶液適宜作爲用於增白紡織物、紙、板及不織布類之光學增亮劑。其等尤其可用於增白紙及板，且適宜應用於水性懸浮液或紙漿，或紙之表面，尤其係在著色塗膜組合物中。其等之特徵為高儲存穩定性、產率及便於應用。其等亦可與其它在製造纖維素製品(尤其係紙與板)中常用之添加劑高度相容。
實例
下列實例將更詳細闡述本發明。若無其它說明，"份(parts)"意指"重量份(parts by weight)"且"%"意指"重量%(%by weight)"。
實例1
於7750份水中，60℃下，將220份二乙醇胺加入824份結構式(3)化合物之經攪拌懸浮液中
加熱該混合物至回流且保持此狀況4小時，同時藉由添加以30%水溶液形式之氫氧化鈉控制pH在8.5-9.0。加入44份氯化鈉，且回流下再攪拌混合物10分鐘。然後，將該混合物冷卻至90℃後停止攪拌。靜置10分鐘後，將含有結構式(A,M=Na)化合物之低相位油(1990份)與含鹽水相分離且於80℃及攪拌下加入1570份冷水中。然後，於50℃下，將此形成的溶液以含300份2-二甲胺基乙醇之350份冷水與212份檸檬酸溶液處理。於50℃下，攪拌該混合物10分鐘，然後保持在50℃下。靜置1小時後，分離低相位油且經水稀釋得到4400份含有22.0%結構式(4)化合物及0.5%檸檬酸之水溶液。
所形成的水溶液在無晶種或有晶種存在下均可穩定儲存在4℃下至少兩個星期。
實例2
利用152份甲酸取代212份檸檬酸，重複實例1。所形成之(4)與0.4%甲酸之水溶液在無晶種或晶種存在下均可穩定儲存在4℃下至少兩個星期。
實例3
利用199份乙酸取代212份檸檬酸，重複實例1。所形成之(4)與0.5%乙酸之水溶液在無晶種或晶種存在下均可穩定儲存在4℃下至少兩個星期。
實例4
利用252份羥乙酸取代212份檸檬酸，重複實例1。所形成之(4)與0.6%羥乙酸之水溶液在無晶種或晶種存在下均可穩定儲存在4℃下至少兩個星期。
實例5
比較例以顯示優於利用2-二甲胺基乙醇之鹽酸鹽
利用326份37%鹽酸取代212份檸檬酸，重複實例1。所形成之(4)之水溶液在晶種存在下儲存在4℃下，於4天內產生沉澱。
實例6
比較實以顯示優於(CH 3 ) 3 N + CH 2 CH 2 OH相對離子(日本公開62-273266中所主張)
接續實例1之首先使油(1990份)自含鹽水相分離後。然後，於將該油注入含309份氯化膽鹼之2700份水之攪拌溶液中。靜置1小時後，分離油之下層相且經水稀釋得到4400份含有22.4%結構式(5)化合物之水溶液。
所形成之水溶液在晶種存在下，儲存在4℃於4天內產生沉澱。
實例7
比較例以顯示優於(CH 3 ) 2 C(NH 3 ) + CH 2 OH相對離子(在WO 2005/028749 A1中所主張)
接續實例1之首先相分離之油(1990份)經水(1570份)稀釋之後。所形成的溶液接著在50℃下經含196份2-胺基-2-甲基-1-丙醇之350份冷水及127份檸檬酸之溶液處理。於50℃下攪拌該混合物10分鐘，然後冷卻至20℃。靜置1小時後，分離油之下層相且經水稀釋至5000份。
靜置1小時後，分離油之下層相且經水稀釋得到4400份含有22.0%結構式(6)化合物之水溶液。
所形成之水溶液在晶種存在下，儲存在4℃於4天內產生沉澱。
實例8
比較例以顯示優於Na + 相對離子
接續實例1之首先相分離之油(1990份)經水(1570份)稀釋之後。靜置1小時後，分離油之下層相且經水稀釋得到4400份含有20.3%結構式(A,M=Na)化合物之水溶液。
所形成之水溶液冷卻至室溫時產生沉澱。
應用例1
製備例1之產物係以自0.2至2重量%乾纖維之濃度範圍添加至200份2.5%之打成20°SR之肖伯爾(Schopper Riegler)濕度之經漂白雲杉亞硫酸纖維素與經漂白山毛櫸亞硫酸纖維素之50:50混合物之水性懸浮液中。攪拌該懸浮液5分鐘，然後稀釋至1000份。接著藉由抽吸該懸浮液至金屬網上製得紙片。經加壓及乾燥後，在Minolta CM-700d光譜儀上，測量紙之白度。
表1中之結果清楚說明由本發明之化合物提供之極佳增白效應。
應用例2
製備包含500份白堊(購自OMYA，商品名為Hydrocarb 90)、500份黏土(購自IMERYS，商品名為Kaolin SPS)、470份水、6份分散劑(購自BASF之聚丙烯酸之鈉鹽，商品名為Polysalz S)、200份乳膠(購自BASF之丙烯酸酯共聚物，商品名為Acronal S320D)、40份之含10%聚乙烯醇水溶液(購自Kuraray，商品名為Mowiol 4-98)及50份含10%羧甲基纖維素水溶液(購自Noviant，商品名為Finnfix 5.0)之塗覆組合物。經添加水調整固體含量為60%，且pH以氫氧化鈉調整為8-9。
製備例1之產物以0.5、1.0及1.5%濃度添加至經攪拌塗覆組合物中。然後利用具有標準速度設定及對棒施加標準負載之自動線-捲繞棒塗佈器將經增亮塗覆組合物塗佈在市售75gsm中性白紙基板上。該經塗覆紙接著在熱氣流中乾燥5分鐘。使經乾燥紙進行調整，然後由經校正Elrepho光譜儀測量CIE白度。
表2中之結果清楚說明由本發明之化合物提供之極佳增白效應。

Claims (12)

  1. 一種水溶液，其含有15至35重量%之結構式(1)化合物與0.1至2重量%之選自檸檬酸、羥乙酸、乙酸或甲酸之有機酸： [M+]n[(CH3)2NH+CH2CH2OH]2-n 其中R係氫或甲基，M+係Li+、Na+或K+，且n係小於或等於1.5。
  2. 如請求項1之水溶液，其含有15至35重量%之結構式(1)化合物及0.1至2重量%之檸檬酸，其中R係氫或甲基，M+係Na+，且n小於或等於1.5。
  3. 如請求項2之水溶液，其中R係氫，M+係Na+，且n係小於或等於1.5。
  4. 如請求項3之水溶液，其中R係氫， M+係Na+，且n係小於或等於1.2。
  5. 如請求項1至4中任一項之水溶液，其另外含有一種或多種載劑、抗凍劑、消泡劑、增溶助劑、防腐劑、錯合劑及在製備光學增亮劑期間形成之有機副產物。
  6. 一種製備如請求項1至4中任一項之水溶液之方法，其係藉由2-二甲胺基乙醇及有機酸處理，將水溶液形式之結構式(2)化合物轉化成混合鹽形式(1)(其中，至少25%之與磺酸基團連接之M+離子已被(CH3)2NH+CH2CH2OH離子取代)： [M+]2其中R係氫或甲基。
  7. 一種如請求項1至5中任一項之水溶液之用途，其係用於光學增亮紡織物、紙、板及不織布類。
  8. 如請求項7之用途，其係用於紙漿之水性懸浮液。
  9. 一種使紙增白之方法，其包括下列主要步驟：提供紙漿懸浮液；添加基於乾纖維之0.01至2重量%之如請求項1至5中任一項之水溶液； 由該紙漿懸浮液製造紙片；及加壓及乾燥該紙片。
  10. 一種使紙增白之方法，其包括下列主要步驟：藉由混合白堊或其它白色顏料、一種或多種分散劑及主要乳膠黏著劑而製備水性塗覆組合物；添加基於乾顏料之0.01至3重量%之如請求項1至5中任一項之水溶液；將該塗覆組合物塗佈在紙片上；及乾燥該經塗佈紙片。
  11. 如請求項10之使紙增白之方法，其中該製備水性塗覆組合物之步驟包括混合白堊或其它白色顏料、一種或多種分散劑、主要乳膠黏著劑及次要黏著劑。
  12. 如請求項10或11之使紙增白之方法，其中該製備水性塗覆組合物之步驟包括混合白堊或其它白色顏料、一種或多種分散劑、主要乳膠黏著劑、次要黏著劑及其它添加劑。
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