一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法
【专利摘要】本发明涉及一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法，利用高速分散机对脂肪醇乳液进行强烈分散，使得脂肪醇颗粒均匀地分散在水相中，同时，在制备过程中，用高分子聚丙烯酸盐类分散剂和高分子聚丙烯酸类增稠剂协同作用，可以起到很好的分散效果，从而得到稳定性能良好的消泡剂产品。
【专利说明】一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法，脂肪醇乳液是一种在造纸湿部中可以起到良好的消泡、脱气作用的消泡剂，属于精细化学品【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在造纸湿部中，根据不同纸种会用到施胶剂、助留剂、助滤剂、增强剂、脱墨剂等具有表面活性的助剂，在白水封闭循环过程中很容易产生气泡，这些气泡的存在对纸张有很大的影响，使施胶度差、纸面出现斑点、透光点和小孔等，甚至引起断纸，且容易使泵的运行效率下降，增加能耗。
[0003]目前市售的造纸湿部用消泡剂主要分为本体型和乳液型，本体型是改性聚醚，乳液型是脂肪醇乳液。对比两类消泡剂的市场价格和对造纸施胶、成品纸质量的影响，脂肪醇乳液型消泡剂均占有绝对的市场优势。
[0004]目前市售的脂肪醇乳液型消泡剂大多存在共同的特点，乳液粘度在储存过程中随着时间的推移会逐渐变大，甚至不能流动，这给客户在使用过程中利用泵抽送的添加方式带来困难，因此脂肪醇乳液型消泡剂的稳定性是此类消泡剂的一个重要指标。
[0005]脂肪醇分为合成脂肪醇和天然脂肪醇，天然脂肪醇乳液的稳定性更是国内外研究者面临的难题。DE-A-3601929和DE-A-3039393中均提出阴离子和/或非离子表面活性剂能够稳定合成脂肪醇，但不能很好的分散天然脂肪醇。在整个乳液中天然脂肪醇最多只能占所用脂肪醇的20%，如果脂肪醇中的天然醇的含量大于20%，那么制备的脂肪醇乳液很容易变稠，尤其在储存温度低于15°C的条件下，但很多情况下只能放置I天。
[0006]国内外的研究者对脂肪醇乳液的稳定性做了很多的研究，如CN1781574A利用C2^4烯化氧与有支链烷基的伯醇的加成物来稳定脂肪醇乳液，但此类方法仍不能解决天然脂肪醇乳液的稳定性；US5807502利用C6~18的含有直链烷基的1，2- 二醇与环氧乙烷的加成物作为乳化剂来稳定脂肪醇乳液，此类乳化剂市场难以购买，且合成原料价格昂贵；还有利用脂肪酸酯，并通过乳化工艺后期加入阴离子表面活性剂的方法稳定脂肪醇乳液，但其阴离子表面活性剂需在不同的阶段分两次加入，且需先搅拌后经过高速剪切设备均质乳液，步骤繁琐。
[0007]以上现有技术中通过引入新的乳化剂来解决乳液的稳定性问题，或是经过先搅拌后高速剪切设备均质制备，步骤繁琐，生产效率低下，而且得不到稳定的产品，用户使用这种消泡剂很不方便。
【发明内容】
[0008]本发明是利用高速分散机对脂肪醇乳液进`行强烈分散，使得脂肪醇颗粒均匀地分散于水相中，然后快速降温不破坏这种分散相而形成稳定的水包油型乳液。
[0009]在制备过程中通过高分子聚丙烯酸盐分散剂和高分子聚丙烯酸增稠剂的协同作用可以起到很好的分散效果。高分子聚丙烯酸盐分散剂吸附在被乳化物上，通过高强度的电荷作用使得被乳化物均匀的分散，并通过高分子聚丙烯酸增稠剂的加入起到包裹作用，从而达到稳定的目的。
[0010]本发明的一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法，所述脂肪醇乳液是通过以下步骤制备得到:
(1)将C12~30的脂肪醇、乳化剂、聚丙烯酸盐、脂肪酸酯、助消泡物质混合加热至70^95 0C ；
(2)利用高速分散机以150(T4500r/min的转速进行分散，分散时间0.f Ih ；
(3)加入第一部分温度为7(T95°C的热水，加水时间为0.1^lh ；
(4)加入聚丙烯酸增稠剂；
(5)加入第二部分温度为7(T95°C的热水，加水时间为0.1^lh ；
(6)快速冷却至室温，即得本发明脂肪醇乳液。
[0011]所述脂肪醇乳液中脂肪醇为C12~30的一元至三元醇，包括合成脂肪醇和天然脂肪醇。合成脂肪醇可以通过齐格勒法由烷基铝的氧化而得到，也可以通过羰基合成法得到；天然脂肪醇可以通过油脂中提取而得到。具体的，所述脂肪醇包括含单一碳原子数的脂肪醇，如C12醇、C14醇、C16醇、C18醇、C20醇、C22醇、C24醇、C26醇、C28醇、C30醇；以及含有不同碳原子数的混合脂肪醇，如C12-18混合醇、C16-18混合醇、C16-22混合醇，选用其中的一种或多种。脂肪醇的用量占脂肪醇乳液总质量的15~25%。
·[0012]高分子聚丙烯酸盐分散剂为丙烯酸的均聚物，其结构通式为:
丄..1.T
I蔭，1................C
丨 J1,
Ii
其中M为Na+或NH4'本发明中高分子聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钠，分子量为100(T10，000。所述高分子聚丙烯酸盐分散剂的用量占脂肪醇乳液总质量的0.广5%。
[0013]高分子聚丙烯酸增稠剂的结构通式如下:
CtKJIlOJORr'
[ I ] I I 1-4—111.--—C-H-Ci 1-,——c----*
1....1 U...j Ib
R1W
其中，R1和R2分别为氢原子或甲基，R3为甲基或乙基，下标a和b为整数，且50 ( a+b ( 5000。本发明中的高分子聚丙酸增稠剂为丙烯酸和丙烯酸乙酯的共聚物，R1和R2分别优选为氢原子，R3为乙基，分子量为50，000飞00，000。所述高分子聚丙酸增稠剂的用量占脂肪醇乳液总质量的0.f 3%。
[0014]脂肪酸酯是由C12~22的脂肪酸与CflS的1飞元醇反应而得，可以是单酯或多酯。所述的脂肪酸包括月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸；所述的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、癸醇、十八烷醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇。所述脂肪醇乳液中的脂肪酸酯的用量占脂肪醇乳液总质量的1飞％。
[0015]本发明的助消泡物质选用有机烃类物质，例如商购的白油、石蜡；或一元或多元醇的聚氧乙烯聚氧丙烯醚，如商购的甘油聚氧乙烯聚氧丙烯醚。所述助消泡剂物质单独使用或混合使用，用量为脂肪醇乳液总质量的2~8%。[0016]所述脂肪醇乳液中的乳化剂为非离子型表面活性剂，包括Cf 30的脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚，用量为脂肪醇乳液总质量的0.05飞％。
[0017]所述脂肪醇乳液中水为分散介质，其用量决定乳液的固含量，优选占脂肪醇乳液总质量的60~75%。水分两部分加入，分别占水总质量的一半。
【具体实施方式】
[0018]实施例1 将15g C18-26混合醇、3.7g石腊、6g季戍四醇单硬脂酸酯、0.05g异构十三醇聚氧乙烯醚(30)、0.1g分子量为5000的聚丙烯酸钠混合加热至90°C;然后利用高速分散机以1500r/min的转速分散Ih ;加入37.5g 90°C的热水，加水时间为0.5h ;加入0.15g分子量为100，000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入37.5g 90°C的热水，加水时间为0.5h ;最后快速冷却至室温，即可得到粘度为312mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0019]实施例2 将25g C22天然脂肪醇、2g甘油聚氧乙烯聚氧丙烯醚、3.9g季戊四醇单硬脂酸酯、5g异构十三醇聚氧乙烯醚(30)、2g分子量为1000的聚丙烯酸钠混合加热至90°C，利用高速分散机以2100r/min的转速进行分散0.8h，加入31g 90°C的热水，加水时间为0.5h，加入0.1g分子量为210，000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入31g 90°C的热水，加水时间为0.5h，最后快速冷却至室温，即可得到粘度为325 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0020]实施例3 将15g C18天然脂肪醇、5g C18-26混合合成脂肪醇、4g石腊、Ig单硬脂酸甘油酯、Ig壬基酚聚氧乙烯醚(40)、2.5g分子量为7500的聚丙烯酸钠混合加热至85°C，利用高速分散机以3000r/min的转速进行分散0.6h，加入35g 85°C的热水，加水时间为lh，加入1.5g分子量为50，000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入35g 85°C的热水，加水时间lh，最后快速冷却至室温，即可得到粘度为385 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0021]实施例4 将17g C22天然脂肪醇、4g甘油聚氧乙烯聚氧丙烯醚、4g白油、2g季戊四醇单硬脂酸酯、2.5g异构十三醇聚氧乙烯醚(30)、5g分子量为10000的聚丙烯酸钠混合加热至90°C，利用高速分散机以4000r/min的转速进行分散0.3h，加入31.5g 90°C的热水，加水时间为0.5h，加入2.5g分子量为500，000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入31.5g 90°C的热水，加水时间为0.5h，最后快速冷却至室温，即可得到粘度为285 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0022]实施例5 将18g C22天然脂肪醇、6g石蜡、5g季戊四醇单硬脂酸酯、4g壬基酚聚氧乙烯醚(40)、4g分子量为3500的聚丙烯酸钠混合加热至90°C，利用高速分散机以4500r/min的转速进行分散0.lh，加入30g 90°C的热水，加水时间为0.5h，加入3g分子量为350,000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入30g 90°C的热水，加水时间为0.5h，最后快速冷却至室温，即可得到粘度为458 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0023]对比例I 将24g C18-26混合醇、2g石腊、3g季戍四醇单硬脂酸酯、Ig异构十三醇聚氧乙烯醚(30),0.2g十二烷基苯磺酸钠混合加热至90°C，搅拌均匀；然后加入68.6g 90°C的水，通过高速剪切设备得到乳液，加入0.2g十二烷基磺酸钠，冷却后加入Ig分子量为100，000的聚丙烯酸增稠剂即得到粘度为335 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0024]对比例I中引入季戊四醇单硬酯酸酯，并且分步添加阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠来稳定脂肪醇乳液。
[0025]对比例2
将24g C18-26混合醇、2g石腊、3g季戍四醇单硬脂酸酯、Ig异构十三醇聚氧乙烯醚(30)、5g分子量为5000的聚丙烯酸钠混合加热至90°C，以400r/min的转速进行搅拌分散
0.5h，加入32g 90°C的热水，加水时间为0.5h，加入Ig分子量为100,000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入32g 90°C的热水，加水时间为0.5h，最后快速降温至室温，得到粘度为1200mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0026]对比例3
将20g C22天然脂肪醇、4.Sg甘油聚氧乙烯聚氧丙烯醚、3.5g季戊四醇单硬脂酸酯、
4.5g异构十三醇聚氧乙烯醚(30)、3.8g分子量为1000的聚丙烯酸钠混合加热至90°C，以400r/min的转速进行搅拌分散0.5h，加入31.2g 90°C的热水，加水时间为0.5h，加入Ig分子量为210,000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入31.2g 90°C的热水，加水时间为0.5h，通过高剪切设备均质，快速降温至室温，得到粘度为342 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0027]对比例2和3采用聚丙烯酸钠和聚丙烯酸增稠剂，分别利用普通搅拌设备制备脂肪醇乳液。
[0028]对比例4
将Ilg C18天然脂肪醇、5g C18`-26混合合成脂肪醇、3.5g石腊、5g单硬脂酸甘油酯、3g壬基酚聚氧乙烯醚(40)、0.3g十二烷基二苯醚二磺酸钠混合加热至90°C，利用高速分散机以3000r/min的转速进行分散0.5h，加入35.6g 90°C的热水，加水时间为0.5h，加入Ig分子量为50，000的聚丙烯酸增稠剂，继续加入35.6g 90°C的热水，加水时间为0.5h，最后快速降温至室温，得到粘度为390 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0029]对比例4利用十二烷基二苯醚二磺酸钠作分散剂制备脂肪醇乳液。
[0030]对比例5
将19gC18-26混合合成脂肪醇、6g石腊、3g季戍四醇单硬脂酸酯、0.4g异构十三醇聚氧乙烯醚(30)、0.4g分子量为1000的聚丙烯酸钠混合加热至90°C，利用高速分散机以1500r/min的转速进行分散0.5h，加入35.lg90°C的热水，加水时间为0.5h，继续加入35.lg90°C的热水，加水时间为0.5h，最后快速冷却至室温，加入Ig分子量为210,000的聚丙烯酸增稠剂，即可得到粘度为286 mPa ? s的脂肪醇乳液。
[0031]对比例5在反应结束后加聚丙烯酸增稠剂调节粘度。
[0032]乳液稳定性测试
将制备的脂肪醇乳液分成三份分别放置在5°C、25°C、40°C下3个月进行粘度跟踪测试。具体测试方法是采用NDJ-8型数显粘度仪，2#转子，6rpm条件下进行测试。具体情况见下表1 (粘度单位mPa ? s):
表1消泡剂的粘度变化
【权利要求】
1.一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法，所述脂肪醇乳液由基于脂肪醇乳液总质量的15~25%的C12~30的脂肪醇、0.1~5%的分子量为1000^10,000的聚丙烯酸盐、0.1~3%的分子量为50，000~500，000的聚丙烯酸增稠剂、I~6%的脂肪酸酯、2~8%的助消泡物质、0.05~5%的乳化剂和6(T75%的水组成，其特征在于，所述脂肪醇乳液通过以下步骤制备: (1)将上述用量的脂肪醇、乳化剂、聚丙烯酸盐、脂肪酸酯、助消泡物质混合加热至70^95 0C ； (2)利用高速分散机以150(T4500r/min的转速进行分散，分散时间为0.f Ih ； (3)加入一半用量的温度为7(T95°C的热水，加水时间为0.rih ； (4)加入聚丙烯酸增稠剂； (5)加入另一半温度为7(T95°C的热水，加水时间为0.1^lh ； (6)快速冷却至室温，即得所述脂肪醇乳液。
2.权利要求1所述的一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法，其特征在于，所述聚丙烯酸盐为聚丙纟布Ife纳。
3.权利要求1所述的一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法，其特征在于，所述聚丙烯酸增稠剂为丙烯酸和丙烯酸乙酯的共聚物。
4.权利要求1所述的一种提高脂肪醇乳液稳定性的方法，其特征在于，所述助消泡物质为有机烃类物质、一元或多元醇的聚氧乙烯聚氧丙烯醚，单独使用或混合使用。
5.权利要求1所述的一种`提高脂肪醇乳液稳定性的方法，其特征在于，所述乳化剂为非离子表面活性剂。
【文档编号】D21H21/12GK103628353SQ201310646828
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】刘杨, 吴飞, 曹添, 高振兴, 黄伟 申请人:南京四新科技应用研究所有限公司