一种无表面活性剂烷基烯酮二聚体乳液的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种无表面活性剂烷基烯酮二聚体乳液的制备方法，包括以下步骤：（1）乳化剂水相的制备：锂皂石润湿，与水溶性氨基酸钠盐的水溶液均匀混合，稀酸调节pH值；（2）稳定剂水相的制备：阳离子淀粉糊化；（3）乳液制备：将乳化剂水相与AKD熔融液体混合，搅拌，再加入稳定剂水相，继续搅拌，得到稳定的O/W型AKD乳液。本发明采用水溶性氨基酸钠盐与纳米固体颗粒锂皂石作为乳化剂、采用阳离子淀粉作为稳定剂，乳化剂及稳定剂分段加入，制成乳液，制备工艺简单，不添加表面活性剂，避免了表面活性剂带来的泡沫问题，乳液稳定性持久，液滴直径小，施胶效果好。
【专利说明】
一种无表面活性剂烷基烯酮二聚体乳液的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种烷基烯酮二聚体乳液的制备方法，具体涉及一种无表面活性剂烷基烯酮二聚体乳液的制备方法。
【背景技术】
[0002]烷基烯酮二聚体(AKD)是一种不饱和内酯，常温下是不溶于水的蜡状固体，可用作造纸施胶剂，但在使用前必须制备成乳液，是目前造纸工业中碱性施胶常用的施胶剂之一。另一种常用的造纸施胶剂烯基琥珀酸酐常温下为液体，其分子结构中的酸酐极易水解，储存稳定性差，需车间现场乳化，且其水解产物易在纸机上沉积导致抄纸障碍，其应用受到一定限制。烷基烯酮二聚体乳液中的内酯环水解速度较慢，且乳滴常温下为固体微粒，乳液贮存性好，良好的乳化工艺制备的乳液可放置2?3个月，施胶效率高，成本相对较低，这些优点促进了它的广泛使用。但比较烯基琥珀酸酐来讲，烷基烯酮二聚体乳液有存储性要求，要求乳液要具有长久的抗乳滴聚集等性能，其乳化工艺要求更加苛刻。现在烷基烯酮二聚体的乳化工艺一般是将其加热至融溶，然后加入分散剂、表面活性剂、糊化后的阳离子淀粉等，经预混合后均质乳化，均质结束后冷却装罐，该工艺较为复杂，生产周期长。乳化过程中加入的表面活性剂会降低施胶效率，容易产生气泡，给抄纸系统带来泡沫问题，甚至产生纸病。因此，发展高效烷基烯酮二聚体乳化体系、减少表面活性剂用量甚至不用表面活性剂利于提高烷基烯酮二聚体施胶效率，适应造纸企业生产的需要以及现在绿色生产的要求。
[0003]公开号为CN104499361的专利提供了一种纳米微晶纤维素的烷基烯酮二聚体施胶剂的制备方法，避免了表面施胶剂的使用，既能进行表面施胶还可以用于纸浆的内部施胶，但目前微晶纤维素的制备方法较为复杂且价格昂贵，不利于其广泛的工业应用。公开号为CN 103774496的专利公布了一种谷氨酸、水滑石、聚二烯丙基二甲基氯化铵共同稳定的AKD乳液，公开专利中提到单独谷氨酸与水滑石稳定的烷基烯酮二聚体乳液不稳定，加入聚二烯丙基二甲基氯化铵后形成的乳液稳定性好，其乳液制备过程中仍然使用了具有表面活性作用的有机高分子化合物。专利号为ZL 201010281410.X的专利披露了一种壳聚糖和纳米二氧化钛联合乳化烷基烯酮二聚体的方法，乳化工艺简单，烷基烯酮二聚体乳液施胶效率高，熟化速度快，但乳液滴聚集稳定性尚有待提高。鉴于烷基烯酮二聚体的广泛使用及目前存在的问题，仍需进一步研究新型烷基烯酮二聚体乳液制备技术，以制备施胶效率高，适应现代造纸企业的施胶剂。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供一种无表面活性剂烷基烯酮二聚体乳液的制备方法，该方法避免了表面活性剂的使用，乳液稳定性好，存储性良好，制备工艺简单，施胶效果好。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种无表面活性剂烷基烯酮二聚体乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)乳化剂水相的制备:将锂皂石用去离子水润湿，分散制得锂皂石胶体，与水溶性氨基酸钠盐的水溶液均匀混合，用稀酸调节pH值为3?7 ；
(2 )稳定剂水相的制备:将阳离子淀粉在水中充分糊化；
(3)乳液制备:熔融的烷基烯酮二聚体、乳化剂水相、稳定剂水相加热，将乳化剂水相与熔融的烷基烯酮二聚体液体混合，在乳化机的机械作用下搅拌，再加入稳定剂水相，继续搅拌，得乳液，冷却，得到稳定的0/W型烷基烯酮二聚体乳液。
[0006]本发明所涉及的烷基烯酮二聚体为常温下为固态形式、未经乳化的各种用于造纸施胶的烷基烯酮二聚体工业产品，其熔点一般为45-55°C，市场上可购。为保证造纸施胶剂的有效成分，烷基烯酮二聚体与步骤(I)和(2)中水相的总质量比为1:3?19，优选的比例为1:4?9ο
[0007]发明所涉及的固体颗粒锂皂石为市售人工合成的锂蒙脱石类粘土矿物，其结构和组成与天然锂蒙脱石类似，但纯度高，单分散性好，粒径远远小于普通蒙脱石，单个结晶体为圆盘状，直径25?30nm，厚度约为lnm，其阳离子交换能力高，比表面积大，并具有较高的负电荷，分散于水中即成为胶体。本发明中作为乳化烷基烯酮二聚体的主要乳化剂之一，锂皂石与烷基烯酮二聚体蜡片的质量比为1:20?200，优选的比例为1:40?100。
[0008]本发明所涉及的氨基酸钠盐包括谷氨酸钠或天冬氨酸钠等水溶性氨基酸钠盐，谷氨酸钠也称为MSG或味精，是一种谷氨酸的钠盐。谷氨酸钠结构式为H00CCHNH2(CH2)2C00Na，天冬氨酸钠的结构式为HOOCCH2CH(NH2)COONa 二者结构非常相似，天冬氨酸钠可用做食品行业的保鲜剂、防腐剂，代替味精。氨基酸钠盐与烷基烯酮二聚体的质量比为1:20?400，优选比例为1:50?200。
[0009]本发明所涉及的阳离子淀粉，为玉米淀粉、木薯淀粉或马铃薯淀粉改性获得的阳离子淀粉，阳离子淀粉与烷基烯酮二聚体的质量比为1:3?20，优选的比例为1:4?10。
[0010]所述的稀酸为醋酸、盐酸、硫酸和柠檬酸等中的一种或几种，合适的乳化剂水相pH值范围为3?7，优选的pH值为3.5?5.5。
[0011]本发明所涉及的烷基烯酮二聚体乳液的制备方案中，所涉及的烷基烯酮二聚体与乳化剂分散体系混合后的机械剪切作用可由任何一种搅拌或机械剪切设备提供，要求搅拌速度6000?20000转/分钟，搅拌时间2?15分钟;优选的方案是搅拌速度9000?15000转/分钟，搅拌时间3?10分钟，以为油状烷基烯酮二聚体在水中分散成小油滴提供足够的能量。
[0012]本发明所涉及的阳离子淀粉稳定剂加入到上述制备好的乳液中，采用相同设备机械搅拌，要求搅拌速度6000?20000转/分钟，搅拌时间2?8分钟；优选的方案是9000?15000转/分钟，搅拌时间是3?5分钟，以提高乳液存储稳定性。
[0013]本发明所涉及的烷基烯酮二聚体、乳化剂水相和稳定剂水相的温度范围为55?85°C，更为优选的是65?75°C。
[0014]本发明的有益效果:
采用水溶性氨基酸钠盐与纳米固体颗粒锂皂石作为乳化剂、采用阳离子淀粉作为稳定剂，乳化剂与稳定剂分段加入，制成乳液，制备工艺简单，不添加表面活性剂，避免了表面活性剂带来的泡沫问题，乳液稳定性持久，液滴直径小，施胶效果好。
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述，下述说明仅为了解释本发明，并不对其内容进行限定。实施例中份数均为重量份。
[0016]实施例1
乳化剂及稳定剂的制备:将2份锂皂石分散于398份水中，I份谷氨酸钠分散于19份水中，将两种溶液均匀混合，用盐酸调节PH值为4;将10份阳离子木薯淀粉在270份水中糊化作为稳定剂。二者分别加热至75°C备用。
[0017]AKD乳化:称取工业品AKD 100份于75°C下熔融，将上述制备的乳化剂加入熔融的AKD中，保持乳化温度为75°C，利用高速搅拌设备于10000转/分钟转速下搅拌乳化8分钟，再加入75 °C的阳离子淀粉糊化液，维持转速继续乳化3分钟，冷却，制得的AKD乳液为均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的质量百分比约为12.5%，乳液粒径为I?2μπι。
[0018]浆内施胶效果:取100份杨木漂白化学机械浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入静置30天的I份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨润土，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m2的手抄片，利用液体渗透法(GB/T5405—2002)测得手抄片施胶度为86s。
[0019]实施例2
乳化剂及稳定剂的制备:将2份锂皂石分散于398份水中，0.25份谷氨酸钠分散于20份水中，将两种溶液充分混合，用硫酸调节PH值为3;将25份阳离子醚化玉米淀粉在255份水中糊化作为稳定剂。二者分别加热至55°C备用。
[0020]AKD的乳化:称取工业品AKD 100份，55 °C熔融，将上述制备的乳化剂加入熔融的AKD中，保持乳化温度为55°C，利用高速搅拌设备于15000转/分钟转速下搅拌乳化2分钟，再加入55 °C的阳离子淀粉糊化液，维持转速继续搅拌5分钟，冷却，制得的AKD乳液为均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的质量百分比约为12.5%，乳液粒径为I?3μπι。
[0021 ]浆内施胶效果:取100份杨木化学机械浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入静置30天的I份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨润土，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m2的手抄片，利用液体渗透法(GB/T5405—2002)测得手抄片施胶度为56s。
[0022]实施例3
乳化剂及稳定剂的制备:将5份锂皂石分散于145份水中，2份谷氨酸钠分散于8份水中，将两种溶液充分混合，用盐酸调节PH值为7;将5份阳离子马铃薯淀粉在135份水中糊化制成稳定剂。二者分别加热至85 °C备用。
[0023]AKD的乳化:称取工业品AKD 100份，加热到85°C熔融，将上述制备的乳化剂加入熔融的AKD中，保持乳化温度为85°C，利用高速搅拌设备于20000转/分钟转速下搅拌乳化10分钟，随后加入85 V的阳离子淀粉糊化液，继续乳化8分钟，制得的AKD乳液为均一乳白色水包油型(O /W )乳液。AK D的质量百分比约为2 5 %，乳液粒径为I?3 μπι。
[0024]浆内施胶效果:取50份阔叶木浆与50份针叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入静置30天的0.5份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨润土，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m2的手抄片，利用液体渗透法(GB/T5405—2002)测得手抄片施胶度为85s。
[0025]实施例4 乳化剂及稳定剂的制备:将0.2份锂皂石分散于360份水中，2份天冬氨酸钠分散于48份水中，将两种液体充分混合，用醋酸调节PH至为5.5。将13份儿阳离子淀粉在337份水中糊化作为稳定剂。二者分别加热至65°C备用。
[0026]AKD的乳化:称取工业品AKD 40份，加热至65 °C熔融，将上述制备的乳化剂加入熔融的AKD中，保持乳化温度为65°C，利用高速搅拌设备于6000转/分钟转速下搅拌乳化15分钟，随后加入65 °C的阳离子淀粉糊化液，维持转速继续乳化5分钟，冷却，制得的AKD乳液为均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的质量百分比约为5%，乳液粒径为I?3μπι。
[0027]浆内施胶效果:取100份阔叶木化学浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入静置30天的2份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨润土，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m2的手抄片，利用液体渗透法(GB/T5405—2002)测得手抄片施胶度为56s。
[0028]实施例5
乳化剂及稳定剂的制备:将I份锂皂石分散于399份水中，0.5份天冬氨酸钠分散于19.5份水中，将两种液体充分混合，用盐酸调节PH值为3.5;将20份阳离子淀粉在460份水中糊化作为稳定剂。二者分别加热至65°C备用。
[0029]AKD的乳化:称取工业品AKD 100份，加热至60 °C熔融，将上述制备的乳化剂加入熔融的AKD中，保持乳化温度为60°C，利用高速搅拌设备于9000转/分钟转速下搅拌乳化5分钟，再加入60 V的阳离子淀粉糊化液，维持转速继续乳化2分钟，制得的AKD乳液为均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的质量百分比约为10%，乳液粒径为I?3μπι。
[0030]浆内施胶效果:取50份麦草浆和50份针叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入静置30天的I份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨润土，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m2的手抄片，利用液体渗透法(GB/T5405—2002)测得手抄片施胶度为63s。
[0031 ] 实施例6
乳化剂及稳定剂的制备:将2.5份锂皂石分散于227.5份水中，I份谷氨酸钠分散于19份水中，将两种液体充分混合，用盐酸调节PH值为4;将20份阳离子淀粉在130份水中糊化作为稳定剂。二者分别加热至65 °C备用。
[0032]AKD的乳化:称取工业品AKD 100份，加热到65°C熔融，将上述制备的乳化剂加入熔融的AKD中，保持乳化温度为65°C，利用高速搅拌设备于10000转/分钟转速下搅拌乳化8分钟，随后加入65 °C的阳离子淀粉糊化液，继续乳化4分钟，制得的AKD乳液为均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的质量百分比约为20%，乳液粒径为I?3μπι。
[0033]浆内施胶效果:取100份漂白针叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入静置30天的0.6份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨润土，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m2的手抄片，利用液体渗透法(GB/T5405—2002)测得手抄片施胶度为75s。
【主权项】
1.一种无表面活性剂烷基烯酮二聚体乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)乳化剂水相的制备:将锂皂石用去离子水润湿，分散制得锂皂石胶体，与水溶性氨基酸钠盐的水溶液均匀混合，用稀酸调节pH值为3?7 ； (2 )稳定剂水相的制备:将阳离子淀粉在水中充分糊化； (3)乳液制备:熔融的烷基烯酮二聚体、乳化剂水相、稳定剂水相加热，将乳化剂水相与熔融的烷基烯酮二聚体液体混合，在乳化机的机械作用下搅拌，再加入稳定剂水相，继续搅拌，得乳液，冷却，得到稳定的0/W型烷基烯酮二聚体乳液。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的水溶性氨基酸钠盐为谷氨酸钠或天冬氨酸钠。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的稀酸为醋酸、盐酸、硫酸和柠檬酸中的一种或几种，调节乳化剂水相PH值范围为3.5?5.5。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，锂皂石与烷基烯酮二聚体的质量比为1: 20?200，氨基酸钠盐与烷基烯酮二聚体的质量比为1: 20?400，阳离子淀粉与烷基烯酮二聚体的质量比为1:3?20，烷基烯酮二聚体与步骤(I)和(2)中水相总质量比为1:3?19。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于， 锂皂石与烷基烯酮二聚体的质量比为1:40?100; 氨基酸钠盐与烷基烯酮二聚体的质量比为1:50?200; 阳离子淀粉与烷基烯酮二聚体的质量比为1:4?10; 烷基烯酮二聚体与步骤(I)和(2)中水相总质量比为1:4?9。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中加热温度为55?85°C，乳化机搅拌速度6000?20000转/分钟，搅拌时间2?15分钟；继续搅拌速度6000?20000转/分钟，搅拌时间2?8分钟。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中加热温度为65?75°C，乳化机搅拌速度9000?15000转/分钟，搅拌时间3?10分钟；继续搅拌速度9000?15000转/分钟，搅拌时间3?5分钟。8.根据权利要求1-7之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的阳离子淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉或马铃薯淀粉改性获得的阳离子淀粉。
【文档编号】D21H17/17GK105908567SQ201610263090
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王慧丽, 陈学帅, 刘温霞, 于得海, 宋兆萍
【申请人】齐鲁工业大学