本发明涉及一种制备高分散松香胶用乳化剂及其制法。 为了适应造纸工业的发展,国内外对于乳液型高分散松胶的研究,主要集中于松香改性,乳化剂选择和乳化工艺三个方面,其中乳化剂的选择是关键。作为乳化、分散松香用的乳化剂,专利和公开文献中报导的种类较多,其中研究最活跃的是阴离子型的含硫表面活性剂,包括磺酸盐、硫酸酯盐等。这种含硫表面活性剂的制备,一般需要复杂的设备,使用有机或无机溶剂,存在有产品分离、溶剂回收、付产物利用和“三废”等问题,因而设备投资费用高、能耗大。寻求新型乳化剂仍然是研究者的任务。日本专利(78 13,662)报导了以己二醇-4-壬基苯基磷酸酯盐[C9H19C6H4OP(OM)2]或O,O-二钠-S-十六烷基硫代磷酸酯盐[C16H33SPS(OM)2]作为乳化、分散松香用的乳化剂;西德专利(3,227,358)报导了以PEG单壬基苯基醚磷酸酯钠盐[C9H19C6H4O(C2H4O)nPO(ONa)2]作为乳化剂。上述两篇专利的共同点是用单一的乳化剂乳化改性松香。其局限性在于,日本专利(78 13,662)中的己二醇-4-壬基苯基磷酸酯盐的原料己二醇短缺,价格高;O,O-二钠-S-十六烷基硫代磷酸酯盐是既含有氧(O)又含有硫(S)的磷酸酯盐,制备过程比较复杂。西德专利(3,227,358)使用的PEG单壬基苯基醚磷酸酯钠盐虽然在结构上并不特殊,但制胶过程中使用改性松香,并且需经NaOH部分皂化,显得繁复。阴离子型磷酸酯盐表面活性剂的常用制法,可分别使用PCl3,POCl3,H3PO4,H5P3O10,P2O5+H5P3O10或P2O5等进行酯化,或需经过氧化、或分离提纯、或浓缩等一系列处理方能得到不同规格的最终产品。我们要求不需分离和无污染的“一步”制备过程,选用P2O5进行酯化较适宜。使用其它方法的缺点是或工艺流程长,或造成环境污染,或副产物多,需经分离提纯。
本发明的目的是提供一种不仅可对强化松香(如马来松香),而且又可对未经改性的天然松香有良好乳化,分散性能的乳化剂;该乳化剂制备具有操作简便,不需分离提纯,无环境污染等特点。
本发明的目的是这样实现的:(1)将烷基聚氧乙烯醚与烷基苯基聚氧乙烯醚,按0.25~4∶1(重量比),加入反应器中,加热将其熔化;(2)在40-60℃加入P2O58~30%(基于聚氧乙烯醚总重量);(3)在70-150℃下反应10~170min.;(4)加碱液中和至pH7~9,得到褐色有透明感呈膏状的制备高分散松香胶用的乳化剂。该乳化剂地组成和重量百分数为
烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐[RO(C2H4O)n]3-xPO(OM)x(Ⅰ)与烷基苯基聚氧乙烯醚磷酸酯盐[R′C6H4O(C2H4O)n]3-xPO(OM)x(Ⅱ)
之和 20~80
无机磷酸盐 0.5~10
其余为水。
式中R,R′为C8~24烷基,n=4~35;X=1,2;
M=NH+4,Na+,K+。Ⅰ∶Ⅱ=0.25~4∶1(重量比)。
本发明乳化剂的有效组份。除了含有烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐(Ⅰ)以外,还含有烷基苯基聚氧乙烯醚磷酸酯盐(Ⅱ),是一个混合物,(Ⅰ)和(Ⅱ)具有协同作用。本发明的乳化剂不仅可以乳化、分散马来松香,而且优先是乳化、分散天然松香;同时制法简便,不用溶剂,产品不需分离提纯,无“三废”产生。以本发明的乳化剂,用逆转法制备高分散松香胶,具有乳化、分散效率高和松香利用率高(可达98%)的特点。乳化剂用量为≥3%(基于松香重量计)。采用本发明乳化剂的制法,可减少设备投资,降低能耗。本发明的乳化剂除用来乳化松香以外,也可作为有机颜料分散剂,还可以用于纺织、印染等方面。
以下结合实施例对本发明作进一步说明:将烷基聚氧乙烯醚[RO(C2H4O)nH](Ⅲ,下同),与烷基苯基聚氧乙烯醚[R′C6H4O(C2H4O)nH](Ⅳ,下同),(式中R,R′为C8-24烷基;n=4~35),按Ⅲ∶Ⅳ=0.25~4∶1(重量比)加入反应器,加热将其熔化;在40~60℃加入8~30%P2O5(基于聚氧乙烯醚总重量);在70~150℃最好是80~130℃酯化反应10~170min.最好是20~150min.;酯化反应后加碱液中和至pH7~9,最好采用NaOH溶液进行中和至pH7~9。
实施例1:制备本发明乳化剂100g。在装配有机械搅拌器和温度计的250ml三口圆底烧瓶中,加入(Ⅲ)56.5g和(Ⅳ)14.1g,加热至40~60℃,搅拌下加入P2O55.65g,升温至150℃,并在此温度温度下保持10min.之后,用9.8gKOH/13.95mLH2O碱液中和至pH7~9自然冷却至室温,便制得本发明乳化剂。
实施例2:制备本发明乳化剂100g。在实施例1说明的相同装置中,加入(Ⅲ)3.25g和(Ⅳ)13.0g,加热至40~60℃,搅拌下加入P2O54.22g。升温至70℃,并在此温度下保持150min.之后,用4.0g NH4OH/75.53mLH2O碱液中和至pH7~9。自然冷却至室温,便制得本发明乳化剂。
实施3:制备本发明乳化剂100kg。在装有搅拌器和温度计的反应器中,加入(Ⅲ)38.0kg和(Ⅳ)12.0kg,加热至30~70℃,搅拌下加入P2O57.0kg。升温至110℃,并在此温度下保持90min.之后,用8.1kgNaOH/34.9kgH2O碱液中和至pH7~9。自然冷却至室温,便制得本发明乳化剂。
实施例4:制备本发明乳化剂100kg。在实施例3说明的相同装置中,加入(Ⅲ)13.0kg和(Ⅳ)30.0kg。加热至40~60℃,搅拌下加入P2O512.9kg。升温至105℃,并在此温度下保持110min.之后,用12.1kgNH4OH/32kgH2O碱液中和至pH7~9。自然冷却至室温,便制得本发明乳化剂。
按照上述实施例制备的乳化剂,按有效成分计,当其用量≥3%(对松香重量计)时,用逆转乳化法制备的A型(以3%马来松香为原料)和B型(以天然松香为原料)高分散松香胶,总松香含量>35%,其中游离松香含量>92%,胶料粒径经JEM-100CX型透射电镜测定(104X),平均0.3μ左右,小于0.5μ者达100%。
以本发明乳化剂,用逆转乳化法制备的A型优先是B型高分散松香胶代替皂化松香胶,在不改变造纸厂生产工艺的条件下,在弱酸(pH5.5-6.5)环境进行浆内施胶,纸机抄造正常,可节约松香30-60%,同时节约硫酸铝30%以上,对成纸质量无不良影响。