一种非硅乳液消泡剂的制备方法与流程

文档序号:11219876阅读:742来源:国知局

本发明涉及一种消泡剂是精细化学品添加剂,因此,本发明属于精细化学品技术领域。



背景技术:

在造纸湿部中,根据纸种不同会用到施胶剂、助留助滤剂、增强剂、脱墨剂、干强剂等具有表面活性的助剂,在抄纸白水循环过程中,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,甚至引起断纸,且容易使泵的运行效率下降,增加能耗。

脂肪醇乳液消泡剂在造纸湿部中的应用已经是成熟的技术。国内外研究人员对脂肪醇乳液消泡剂做了很多研究。主要从两个方面,一方面是提高脂肪醇乳液的稳定性,另一方面是提高脂肪醇乳液的消抑泡性能。

cn102337706a中将高碳醇、亚麻油酸钠和失水山梨醇均匀混合加热后加水得到具有良好消抑泡性能的消泡剂;ep2663689中将高碳醇、聚甘油酯、矿物油的熔化物混合均匀后加入水相乳化得到消泡剂,此发明制备的乳液在20-50℃具有明显优异的消抑泡性能。上述两个专利只关注于乳液的消抑泡性能,稳定性无法兼顾。cn105658294a中将高碳醇、熔点为90℃以上的蜡作为主要消泡成分,在超过1.0气压的压力条件下制备乳液,此发明制备乳液虽然在高温条件下具有较好的消抑泡性能,但是同样的乳液的稳定性无法兼顾且制备工艺较复杂。

cn101780383a中将乳化物质和消泡活性物物质(高碳醇、甘油聚醚、炔醇)溶于分散介质中,加热预乳化后进一步长时间均质化制备稳定乳液,该乳液制备耗时长,成本高;cn103628353a中利用高速分散机对脂肪醇乳液进行强烈分散,同时引入高分子物质来制备稳定乳液,制备方法较复杂;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;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,但此类方法不能解决天然脂肪醇乳液的稳定性问题。

以上专利普遍存在以下问题,第一脂肪醇乳液消泡剂的稳定性和消抑泡性能难以兼顾,第二乳液稳定性提高往往需要通过复杂的工艺。

本发明人发现造成脂肪醇乳液消泡剂不稳定的原因是脂肪醇乳液消泡剂中除了脂肪醇外,还有石蜡、油脂等其他组分,而乳化这些其他组分与乳化脂肪醇所需的乳化剂hlb值不一致,相互难以平衡从而导致乳液不稳定。本发明人通过一种简单的制备工艺,提高了脂肪醇乳液消泡剂的稳定性,且本发明人发现利用此种工艺制备的脂肪醇乳液消泡剂消抑泡性能同时得到提高。



技术实现要素:

本发明分别将脂肪醇、石蜡、油脂利用非离子表面活性剂、增稠剂和水制备成乳液,再将三者乳液与阴离子表面活性剂在常温下进行混合,使得脂肪醇乳液消泡剂得以稳定,同时消抑泡性能得到提高。

技术方案

本发明制备的非硅乳液消泡剂,由以下组分组成:

1、脂肪醇

本发明中脂肪醇为c12-c30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。脂肪醇用量占乳液总量的15-25%

2、石蜡

本发明中石蜡为从石油、页岩油或其他沥青矿物油中提取出来的一种碳氢化合物,如微晶石蜡、液体石蜡。石蜡用量占乳液总量的2-8%。

3、油脂

本发明中油脂选自菜籽油、花生油、大豆油、椰子油、棕榈油、蓖麻油、橄榄油、牛油中的一种或多种。油脂用量占乳液总量的2-8%

4、非离子表面活性剂

本发明中非离子表面活性剂分为三类:

非离子表面活性剂a结构式为:r1o(eo)mh,其中r1为c8-28的烷基,m为25-60的整数,非离子表面活性剂a用量占乳液总量的0.1~3%。

非离子表面活性剂b结构式为:r2o(eo)nh,其中r2为c8-28的烷基,n为10-20的整数,非离子表面活性剂b用量占乳液总量的0.1~3%。

非离子表面活性剂c包括聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(tween60)、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(tween80)、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯(tween85)、失水山梨醇单月桂酸酯(span20)、失水山梨醇单棕榈酸酯(span40)、失水山梨醇单硬脂酸酯(span60)、三硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸甘油酯、乙二醇单硬脂酸酯、乙二醇二硬脂酸酯、二乙二醇单硬脂酸酯、二乙二醇二硬脂酸酯中一种或多种。非离子表面活性剂c用量占乳液总量的0.1~3%。

5、增稠剂

本发明中增稠剂包括汉生胶、瓜尔胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺及聚丙烯酸酯,优选聚丙烯酸酯。增稠剂用量占乳液总量的1~3%。增稠剂分为三部分使用,分别占增稠剂总量的三分之一。

6、水

本发明中水用量占乳液总量的60-75%。水分为三部分使用,分别占水总量的三分之一。

7、阴离子表面活性剂

本发明中阴离子表面活性剂选自烷基磺酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中一种或多种,具体的包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磷酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠。阴离子表面活性剂用量占乳液总量的1~3%。

本发明涉及的一种非硅乳液型消泡剂的制备方法如下:

(1)脂肪醇乳液制备:将脂肪醇、非离子表面活性剂a按比例混合,升温至70-90℃,搅拌使之混合均匀;将超过70℃的三分之一的水缓慢加入到上述混合物中,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入三分之一的增稠剂,调节至所需粘度即可。

(2)石蜡乳液制备:将石蜡、非离子表面活性剂b按比例混合,升温至70-90℃,搅拌使之混合均匀;将超过70℃的三分之一的水缓慢加入到上述混合物中,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入三分之一增稠剂,调节至所需粘度即可。

(3)油脂乳液制备:将油脂、非离子表面活性剂c按比例混合,升温至70-90℃,搅拌使之混合均匀;将超过70℃的三分之一的水缓慢加入到上述混合物中,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入三分之一的增稠剂,调节至所需粘度即可。

(4)将脂肪醇乳液、石蜡乳液、油脂乳液和阴离子表面活性剂在常温下混合均匀,即可得到本发明消泡剂。

具体实施方式

实施例1

(1)将15份c16-22混合醇、0.5份月桂醇聚氧乙烯(40)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将21.5份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入1份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液a;

(2)将6份微晶石蜡、0.5份月桂醇聚氧乙烯(20)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将21.5份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入1份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液b;

(3)将8份菜籽油、0.5份司盘60、0.5份吐温60按比例混合,升温至80℃,搅拌使之混合均匀;将21.5份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入1份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液c;;

(4)将制备好的a、b、c乳液与1.5份十二烷基硫酸钠在常温下混合均匀;即得乳液粘度为540mpa.s的乳液。

实施例2

(1)将15份c18醇、1份月桂醇聚氧乙烯(30)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将22份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.4份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液d;

(2)将8份微晶石蜡、0.5份月桂醇聚氧乙烯(20)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将22份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.4份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液e;

(3)将4份蓖麻油、2份菜籽油、0.5份二乙二醇单硬脂酸酯、0.1份吐温60按比例混合,升温至80℃,搅拌使之混合均匀;将22份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.4份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液f;

(4)将制备好的d、e、f乳液与1.7份十二烷基硫酸钠在常温下混合均匀;即得乳液粘度为423mpa.s的乳液。

实施例3

(1)将10份c20醇、10份c22醇、5份c24醇、3份硬脂醇聚氧乙烯(30)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将20.2份90℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.5份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液h;

(2)将2份液体石蜡、3份月桂醇聚氧乙烯(15)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将20.2份75℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.5份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液i;

(3)将2份大豆油、1.9份单硬脂酸甘油酯按比例混合,升温至80℃,搅拌使之混合均匀;将20.2份85℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.5份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液j;

(4)将制备好的h、i、j乳液与1份十二烷基二苯醚二磺酸钠在常温下混合均匀;即得乳液粘度为670mpa.s的乳液。

实施例4

(1)将10份c16-c18混合醇、8份c22醇、1份硬脂醇聚氧乙烯(40)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将21.3份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.5份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液k;

(2)将4份微晶石蜡、2份液体石蜡、1份硬脂醇聚氧乙烯(20)醚按比例混合,升温至90℃,搅拌使之混合均匀;将21.3份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.5份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液l;

(3)将5份花生油、0.6份季戊四醇硬脂酸甘油酯按比例混合,升温至80℃,搅拌使之混合均匀;将21.3份80℃的水缓慢加入上诉混合物,然后通过高速剪切设备进一步乳化,冷却至室温,加入0.5份聚丙烯酸酯增稠剂,搅拌均匀即可得到乳液m;

(4)将制备好的k、l、m乳液与3份十二烷基苯磺酸钠在常温下混合均匀;即得乳液粘度为400mpa.s的乳液。

对比例1

将15份c16~22脂肪醇、6份微晶石蜡、8份菜籽油、0.1份十二烷基苯磺酸钠、1份月桂醇聚氧乙烯(40)醚加热至90℃,搅拌混合均匀,缓慢加入67.9份80℃热水,通过高速剪切设备,冷却至室温,加入2份聚丙烯酸酯增稠剂,即可得到粘度为771mpa.s的乳液。

对比例2

将15份c18醇、8份微晶石蜡、4份蓖麻油、2份菜籽油、3份十二烷基硫酸钠、1份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、1份硬脂醇聚氧乙烯(20)醚加热至90℃,搅拌混合均匀,缓慢加入65份90℃热水,通过高速剪切设备,冷却至室温,加入1份聚丙烯酸酯增稠剂,即可得到粘度为478mpa.s的乳液。

对比例3

将10份c20醇、10份c22醇、5份c24醇、2份液体石蜡、2份大豆油、2份十二烷基二苯醚二磺酸钠、1份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、1份二乙二醇单硬脂酸酯加热至90℃,搅拌混合均匀,缓慢加入66份90℃热水,通过高速剪切设备,冷却至室温,加入1份聚丙烯酸酯增稠剂,即可得到粘度为600mpa.s的乳液。

对比例4

将10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蜡、2份液体石蜡、5份花生油、2份十二烷基硫酸钠、2份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、0.5份单硬脂酸甘油酯、1份季戊四醇硬脂酸甘油酯、加热至90℃,搅拌混合均匀,缓慢加入63.5份90℃热水,通过高速剪切设备,冷却至室温,加入2份聚丙烯酸酯增稠剂,即可得到粘度为580mpa.s的乳液。

对比例5

将10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蜡、2份液体石蜡、5份花生油、1份硬脂醇聚氧乙烯(30)醚、1份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、1份司盘60、0.5份吐温60加热至90℃,搅拌混合均匀,缓慢加入65.5份90℃热水,通过高速剪切设备,冷却至室温,加入2份聚丙烯酸酯增稠剂,即可得到粘度为445mpa.s的乳液。

对比例6(按照专利cn102600647b方法制备)

将10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蜡、2份液体石蜡、5份花生油、1份十二烷基硫酸钠、2份月桂醇聚氧乙烯(40)醚、0.5份单硬脂酸甘油酯、加热至90℃,搅拌混合均匀,缓慢加入65.5份90℃热水,通过高速剪切设备得到的乳液,加入1份十二烷基硫酸钠,冷却至室温,加入1份聚丙烯酸酯增稠剂,即可得到粘度为415mpa.s的乳液。

对比例7(按照专利cn103628353a方法制备)

将10份c16-c18混合醇、8份c22醇、4份微晶石蜡、2份液体石蜡、5份花生油、2份月桂醇聚氧乙烯(40)醚、0.5份单硬脂酸甘油酯、1份分子量为5000的聚丙烯酸钠混合加热至90℃,利用高速分散机以4000r/min的转速分散0.3h,加入32份90℃热水,加水时间为0.5h小时,加入2份分子量为500,000的聚丙烯酸增稠剂,继续加入33.5份90℃热水,加水时间为0.5h,冷却至室温,即可得到粘度为485mpa.s的乳液。

性能测试

1、乳液稳定性测试

将上述实施例以及对比例制备出的乳液,分别放置在5℃、25℃、40℃下进行6个月粘度跟踪测试。粘度具体测试方法采用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(粘度单位mpa.s,“—”表示乳液成膏体,无法流动):

从粘度跟踪测试数据可以看出,本发明制备的消泡剂乳液在5℃、25℃、40℃条件下储存6个月,粘度变化幅度较小,显示了良好的储存稳定性。而对比例1-5制备的脂肪醇乳液粘度在6个月时均有不同程度的增加。

对比例6和对比例7分别根据专利cn102600647b和cn103628353a中的方法制备乳液,跟踪数据显示对比例6-7制备的乳液粘度变化幅度也较小。

、消抑泡性能测试方法:

消泡剂的性能采用循环鼓泡的方法测定,向循环鼓泡装置中加入600ml白水加热至所需温度,开启流量泵,在8/lmin的流量下,循环至泡沫体积300ml,加入6ul消泡剂,记录泡沫体积随时间变化,相同时间内,体积越小,消抑泡性能越好;泡沫重新达到300ml处的时间越长,则抑泡性能越好。

本发明制备的脂肪醇乳液在30℃、55℃下均表现出良好的消抑泡性能,与稳定性较好的对比例6、对比例7相比同样表现出良好的消抑泡性能。

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