本发明属于化工添加剂技术领域，尤其涉及一种水溶性硬脂酸钙分散液及其制备方法。
背景技术：
硬脂酸钙分散液是由硬脂酸钙配以一定量的分散剂和稳定剂，采用分散工艺分散在水中而成的均一分散体。硬脂酸钙分散液作为涂布纸的涂料润滑剂，早在80年代初期就在我国的造纸行业中应用，北京市化工研究院是国内最早开展这一研究的单位。现在，硬脂酸钙分散液在纸张涂布润滑剂领域中已占据重要的地位。
目前，市面上流通的硬脂酸钙分散液普遍存在着固含量低、粘度高、稳定性差、乳化剂用量大、需添加尿素等刺激性物质降低粘度等问题。因此，如何合理选择合成原料及配比、工艺，实现在低乳化剂用量和不添加刺激性物质的条件下获得高固含量、低粘度、稳定性优异的水溶性硬脂酸钙分散液，是目前亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水溶性硬脂酸钙分散液及其制备方法，本发明提供的水溶性硬脂酸钙分散液的固含量高、粘度低、稳定性好、乳化剂用量少，且不添加刺激性物质。
本发明提供了一种水溶性硬脂酸钙分散液，以重量份数计，包括以下组分：
所述聚氧乙烯醚包括异构十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚；
所述聚氧乙烯醚钠盐包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠。
优选的，所述聚氧乙烯醚的聚合度为8～12。
优选的，所述聚氧乙烯醚钠盐的聚合度为2～6。
优选的，所述分散剂包括甘油、二甘醇和抗冻分散剂bp-995中的一种或多种。
优选的，所述消泡剂包括聚醚改性硅油消泡剂和/或水溶性硅烷类消泡剂。
优选的，所述ph调节剂包括氢氧化钙。
本发明提供了一种上述技术方案所述水溶性硬脂酸钙分散液的制备方法，包括以下步骤：
a)、将硬脂酸钙、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚钠盐、油酸、分散剂、消泡剂、ph调节剂和水混合后研磨，得到水溶性硬脂酸钙分散液。
优选的，所述步骤a)具体包括：
a1)、将聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚钠盐、分散剂、ph调节剂和油酸与部分水混合，得到第一混合物；
a2)、将所述第一混合物与硬脂酸钙混合，得到第二混合物；
a3)、将所述第二混合物与余量的水混合后进行研磨，得到水溶性硬脂酸钙分散液。
优选的，步骤a1)中，水的用量为总水量的60～80wt％。
优选的，步骤a2)中，所述混合的搅拌速率为800～1000r/min；所述混合的时间为8～15min。
与现有技术相比，本发明提供了一种水溶性硬脂酸钙分散液及其制备方法。本发明提供的水溶性硬脂酸钙分散液，以重量份数计，包括以下组分：硬脂酸钙250～400份；聚氧乙烯醚8～15份；聚氧乙烯醚钠盐8～20份；油酸20～25份；分散剂1～5份；消泡剂0～5份；ph调节剂1～5份；水400～550份；所述聚氧乙烯醚包括异构十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚；所述聚氧乙烯醚钠盐包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠。本发明以特定种类的聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚钠盐作为乳化剂，在此基础上通过对水溶性硬脂酸钙分散液的组成成分和各成分含量进一步优化，获得了固含量高、粘度低且稳定性好的水溶性硬脂酸钙分散液。该分散液的乳化剂用量少，同时不添加刺激性物质。实验结果表明，本发明提供的水溶性硬脂酸钙分散液的粘度为30～120cp(25℃)，固含量为40～50％，储存稳定性良好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种水溶性硬脂酸钙分散液，以重量份数计，包括以下组分：
所述聚氧乙烯醚包括异构十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚；
所述聚氧乙烯醚钠盐包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠。
本发明提供的水溶性硬脂酸钙分散液包括硬脂酸钙、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚钠盐、油酸、分散剂、消泡剂、ph调节剂和水。其中，所述硬脂酸钙在分散液中的含量为250～400重量份，具体可为300重量份、310重量份、320重量份、330重量份、340重量份、350重量份、360重量份、370重量份、380重量份或390重量份。
在本发明中，所述聚氧乙烯醚作为分散液的非离子表面活性剂，具体包括异构十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。在本发明中，所述聚氧乙烯醚的聚合度优选为8～12，具体可为9、10或11。在本发明中，所述聚氧乙烯醚在分散液中的含量为8～15重量份，具体可为9重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份。
在本发明中，所述聚氧乙烯醚钠盐作为分散液的阴离子表面活性剂，具体包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠。在本发明中，所述聚氧乙烯醚钠盐的聚合度优选为2～6，具体可为4或5。在本发明提供的一个实施例中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的牌号为24e2s。在本发明中，所述聚氧乙烯醚钠盐在分散液中的含量为8～20份，具体可为9重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份。
在本发明中，油酸的存在有利于硬脂酸钙粉末的分散；所述油酸在分散液中的含量为20～25重量份，具体可为21重量份、22重量份、23重量份或24重量份。
在本发明中，所述分散剂优选为抗冻分散剂，包括但不限于甘油、二甘醇和抗冻分散剂bp-995中的一种或多种。在本发明中，所述分散剂在分散液中的含量为1～5重量份，具体可为2重量份、3重量份或4重量份。
在本发明中，所述消泡剂包括但不限于聚醚改性硅油消泡剂和/或水溶性硅烷类消泡剂。在本发明中，所述消泡剂在分散液中的含量为0～5重量份，具体可为1重量份、2重量份、3重量份、3.5重量份或4重量份。
在本发明中，所述ph调节剂包括但不限于氢氧化钙。在本发明中，氢氧化钙与油酸可生成油酸钙，可抑制硬脂酸高分散液制备过程泡沫的产生。在本发明中，所述ph调节剂在分散液中的含量为1～5重量份，具体可为2、3、3.5或4重量份。在本发明提供的一个实施例中，通过所述ph调节剂将所述分散液的ph值调节至9～11。
在本发明中，所述水在分散液中的含量为400～550重量份，具体可为410重量份、420重量份、430重量份、440重量份、443重量份、450重量份、460重量份、470重量份、480重量份、490重量份、500重量份、510重量份、520重量份、530重量份或540重量份。
本发明以特定种类的聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚钠盐作为乳化剂，在此基础上通过对水溶性硬脂酸钙分散液的组成成分和各成分含量进一步优化，获得了固含量高、粘度低且稳定性好的水溶性硬脂酸钙分散液。该分散液的乳化剂用量少，同时不添加刺激性、强氧化性或强还原性的物质。在本发明提供的优选技术方案中，分散剂采用抗冻分散剂，可使分散液在低温下也具有良好的储存稳定性。实验结果表明，本发明提供的水溶性硬脂酸钙分散液的粘度为30～120cp(25℃)，固含量为40～50％，储存稳定性良好。
本发明提供了一种上述技术方案所述水溶性硬脂酸钙分散液的制备方法，包括以下步骤：
a)、将硬脂酸钙、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚钠盐、油酸、分散剂、消泡剂、ph调节剂和水混合后研磨，得到水溶性硬脂酸钙分散液。
在本发明提供的制备方法中，按照配比将硬脂酸钙、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚钠盐、油酸、分散剂、消泡剂、ph调节剂和水混合后研磨即可得到所述水溶性硬脂酸钙分散液，该过程具体包括：
a1)、先将聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚钠盐、分散剂、ph调节剂和油酸与部分水混合，得到第一混合物；
a2)、将所述第一混合物与硬脂酸钙混合，得到第二混合物；
a3)、将所述第二混合物与余量的水混合后进行研磨，得到水溶性硬脂酸钙分散液。
在本发明提供的上述制备方法中，步骤a1)中，水的用量优选为总水量的60～80wt％，具体可为70wt％；所述混合的搅拌速度优选为300～500r/min；所述混合的温度优选为25℃；步骤a1)中对所述混合的时间没有特别限定，混合均匀即可。步骤a2)中，所述混合的搅拌速率优选为800～1000r/min；所述混合的温度优选为25℃；所述混合的时间优选为5～15min，具体可为10min。步骤a3)中，所述混合的搅拌速率优选为200～300r/min；所述混合的温度优选为25℃；所述混合的时间优选为10～30min，具体可为20min；所述研磨的方式优选为超微研磨；所述研磨的时间优选为3～8min，具体可为5min。
本发明提供的制备方法以特定种类的聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚钠盐作为乳化剂，在此基础上通过对水溶性硬脂酸钙分散液的组成成分和各成分含量进一步优化，获得了固含量高且粘度低的水溶性硬脂酸钙分散液。该分散液的乳化剂用量少，同时不添加刺激性、强氧化性或强还原性的物质。本发明提供的制备方法配方简单，易操作，耗时短，单位时间生产量大，产品硬脂酸钙含量高，粘度低，易于泵送，储存稳定性好，使用过程易于分散。在本发明提供的优选技术方案中，采用超微研磨对分散液进行研磨，可显著降低分散液中颗粒的粒径，提高颗粒的均匀度，从而进一步提升产品的稳定性和分散性。实验结果表明，采用本发明提供的方法制备得到的水溶性硬脂酸钙分散液的粘度为30～120cp(25℃)，固含量为40～50％，筛余(325目)≤0.1％。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
在1l四口烧瓶中，加入310g水，异构十三醇聚氧乙烯醚(n＝8)10.5g，壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠(n＝4)15g，抗冻分散剂bp-995为3g，油酸22g，氢氧化钙3.5g，水溶性硅烷类消泡剂(广东市君鑫化工科技有限公司，byfuell85)3.5g，室温(25℃)下以300r/min的搅拌速度搅拌使其溶解；待溶解均匀后，加入300g硬脂酸钙，室温(25℃)下以800r/min的搅拌速度搅拌10min，使硬脂酸钙粉末润湿；之后加入133g的水，室温(25℃)下以200r/min的搅拌速度搅拌20min，使其混合均匀；最后将上述混合物料在锥体磨中超微研磨5min，所得产品为白色分散液。
所得硬脂酸钙分散液固含量45％，25℃旋转粘度37cp，筛余(325目)≤0.1％，ph为10.5。该硬脂酸钙分散液所含固体中，0.1～10μm的微粒含量为46.63wt％，10～20μm的微粒含量为43.2wt％，20～30μm的微粒含量9.29wt％，30～44μm的微粒含量0.88wt％，40～100μm的微粒含量为0wt％，且粒径分布呈正态分布，说明该分散液一致性好，粒度分布均匀，使用性能优异。
本实施例制备的硬脂酸钙分散液储存一年以上仍未见分层，说明该分散液储存稳定性优异。
实施例2
在1l四口烧瓶中，加入310g水，异构十三醇聚氧乙烯醚(n＝8)10.5g，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n＝2)15g，甘油3g，油酸22g，氢氧化钙3.5g，室温(25℃)下以300r/min的搅拌速度搅拌使其溶解；待溶解均匀后，加入380g硬脂酸钙，室温(25℃)下以800r/min的搅拌速度搅拌10min，使硬脂酸钙粉末润湿；之后加入133g的水，室温(25℃)下以200r/min的搅拌速度搅拌20min，使其混合均匀；最后将上述混合物料在锥体磨中超微研磨5min，所得产品为白色分散液。
所得硬脂酸钙分散液固含量50％，25℃旋转粘度120cp，筛余(325目)≤0.1％，ph为10.3。该硬脂酸钙分散液所含固体中，0.1～10μm的微粒含量为56.38wt％，10～20μm的微粒含量为36.78wt％，20～30μm的微粒含量6.37wt％，30～44μm的微粒含量0.46wt％，40～100μm的微粒含量为0.01％，且粒径分布呈正态分布，说明该分散液一致性好，粒度分布均匀，使用性能优异。
本实施例制备的硬脂酸钙分散液储存一年以上仍未见分层，说明该分散液储存稳定性优异。
实施例3
在1l四口烧瓶中，加入350g水，壬基酚聚氧乙烯醚(n＝10)10.5g，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(牌号：24e2s，厂家：临沂市兰山区永泰化工有限公司)为10.5g，二甘醇为3g，聚醚改性硅油(si-x201、莱阳圣邦有机硅科技有限公司)3.5g，油酸22g，氢氧化钙3.5g，室温(25℃)下以300r/min的搅拌速度搅拌使其溶解；待溶解均匀后，加入300g硬脂酸钙，室温(25℃)下以800r/min的搅拌速度搅拌10min，使硬脂酸钙粉末润湿；之后加入150g的水，以200r/min的搅拌速度搅拌20min，使其混合均匀；最后将上述混合物料在锥体磨中超微研磨5min，所得产品为白色分散液。
所得硬脂酸钙分散液固含量41％，25℃旋转粘度34cp，筛余(325目)≤0.1％，ph为10.6。该硬脂酸钙分散液所含固体中，0.1～10μm的微粒含量为50.14wt％，10～20μm的微粒含量为40.43wt％，20～30μm的微粒含量8.53wt％，30～44μm的微粒含量0.90wt％，40～100μm的微粒含量为0wt％，且粒径分布呈正态分布，说明该分散液一致性好，粒度分布均匀，使用性能优异。
本实施例制备的硬脂酸钙分散液储存一年以上仍未见分层，说明该分散液储存稳定性优异。
对比例1
在1l四口烧瓶中，加入300g水，平平加o-15乳化剂(江苏海安石油化工厂)8.4g，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(牌号：24e2s，厂家：临沂市兰山区永泰化工有限公司)为12g，油酸为17.32g，聚醚改性硅油(si-x201、莱阳圣邦有机硅科技有限公司)2g，抗冻分散剂bp-995为5g，氢氧化钙2.8g，室温(25℃)下以300r/min的搅拌速度搅拌使其溶解；待溶解均匀后，加入360g硬脂酸钙，室温(25℃)下以800r/min的搅拌速度搅拌10min，使硬脂酸钙粉末润湿；之后加入150g的水，以200r/min的搅拌速度搅拌20min，使其混合均匀；最后将上述混合物料在锥体磨中超微研磨5min，所得产品为白色分散液。
所得硬脂酸钙分散液固含量47.5％，制备完成后所测25℃旋转粘度70cp，但储存一天后该硬脂酸钙分散液即成膏状物质，储存稳定性不佳。
对比例2
在1l四口烧瓶中，加入350g水，壬基酚聚氧乙烯醚(n＝10)10.5g，a-烯基磺酸钠(济南德乔化工科技有限公司)为10.5g，油酸为22g，聚醚改性硅油(si-x201、莱阳圣邦有机硅科技有限公司)3.5g，抗冻分散剂bp-995为3g，氢氧化钙3.5g，室温(25℃)下以300r/min的搅拌速度搅拌使其溶解；待溶解均匀后，加入320g硬脂酸钙，室温(25℃)下以800r/min的搅拌速度搅拌10min，使硬脂酸钙粉末润湿；之后加入150g的水，以200r/min的搅拌速度搅拌20min，使其混合均匀；最后将上述混合物料在锥体磨中超微研磨5min，所得产品为白色分散液。
所得硬脂酸钙分散液固含量41.3％，制备完成后所测25℃旋转粘度33cp，但储存一天后该硬脂酸钙分散液分层，储存稳定性不佳。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。