一種無表面活性劑烷基烯酮二聚體乳液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無表面活性劑烷基烯酮二聚體乳液的制備方法，包括以下步驟：（1）乳化劑水相的制備：鋰皂石潤濕，與水溶性氨基酸鈉鹽的水溶液均勻混合，稀酸調(diào)節(jié)pH值；（2）穩(wěn)定劑水相的制備：陽離子淀粉糊化；（3）乳液制備：將乳化劑水相與AKD熔融液體混合，攪拌，再加入穩(wěn)定劑水相，繼續(xù)攪拌，得到穩(wěn)定的O/W型AKD乳液。本發(fā)明采用水溶性氨基酸鈉鹽與納米固體顆粒鋰皂石作為乳化劑、采用陽離子淀粉作為穩(wěn)定劑，乳化劑及穩(wěn)定劑分段加入，制成乳液，制備工藝簡單，不添加表面活性劑，避免了表面活性劑帶來的泡沫問題，乳液穩(wěn)定性持久，液滴直徑小，施膠效果好。
【專利說明】
一種無表面活性劑烷基烯酮二聚體乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種烷基烯酮二聚體乳液的制備方法，具體涉及一種無表面活性劑烷基烯酮二聚體乳液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]烷基烯酮二聚體(AKD)是一種不飽和內(nèi)酯，常溫下是不溶于水的蠟狀固體，可用作造紙施膠劑，但在使用前必須制備成乳液，是目前造紙工業(yè)中堿性施膠常用的施膠劑之一。另一種常用的造紙施膠劑烯基琥珀酸酐常溫下為液體，其分子結(jié)構(gòu)中的酸酐極易水解，儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，需車間現(xiàn)場乳化，且其水解產(chǎn)物易在紙機(jī)上沉積導(dǎo)致抄紙障礙，其應(yīng)用受到一定限制。烷基烯酮二聚體乳液中的內(nèi)酯環(huán)水解速度較慢，且乳滴常溫下為固體微粒，乳液貯存性好，良好的乳化工藝制備的乳液可放置2?3個(gè)月，施膠效率高，成本相對較低，這些優(yōu)點(diǎn)促進(jìn)了它的廣泛使用。但比較烯基琥珀酸酐來講，烷基烯酮二聚體乳液有存儲(chǔ)性要求，要求乳液要具有長久的抗乳滴聚集等性能，其乳化工藝要求更加苛刻。現(xiàn)在烷基烯酮二聚體的乳化工藝一般是將其加熱至融溶，然后加入分散劑、表面活性劑、糊化后的陽離子淀粉等，經(jīng)預(yù)混合后均質(zhì)乳化，均質(zhì)結(jié)束后冷卻裝罐，該工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)周期長。乳化過程中加入的表面活性劑會(huì)降低施膠效率，容易產(chǎn)生氣泡，給抄紙系統(tǒng)帶來泡沫問題，甚至產(chǎn)生紙病。因此，發(fā)展高效烷基烯酮二聚體乳化體系、減少表面活性劑用量甚至不用表面活性劑利于提高烷基烯酮二聚體施膠效率，適應(yīng)造紙企業(yè)生產(chǎn)的需要以及現(xiàn)在綠色生產(chǎn)的要求。
[0003]公開號為CN104499361的專利提供了一種納米微晶纖維素的烷基烯酮二聚體施膠劑的制備方法，避免了表面施膠劑的使用，既能進(jìn)行表面施膠還可以用于紙漿的內(nèi)部施膠，但目前微晶纖維素的制備方法較為復(fù)雜且價(jià)格昂貴，不利于其廣泛的工業(yè)應(yīng)用。公開號為CN 103774496的專利公布了一種谷氨酸、水滑石、聚二烯丙基二甲基氯化銨共同穩(wěn)定的AKD乳液，公開專利中提到單獨(dú)谷氨酸與水滑石穩(wěn)定的烷基烯酮二聚體乳液不穩(wěn)定，加入聚二烯丙基二甲基氯化銨后形成的乳液穩(wěn)定性好，其乳液制備過程中仍然使用了具有表面活性作用的有機(jī)高分子化合物。專利號為ZL 201010281410.X的專利披露了一種殼聚糖和納米二氧化鈦聯(lián)合乳化烷基烯酮二聚體的方法，乳化工藝簡單，烷基烯酮二聚體乳液施膠效率高，熟化速度快，但乳液滴聚集穩(wěn)定性尚有待提高。鑒于烷基烯酮二聚體的廣泛使用及目前存在的問題，仍需進(jìn)一步研究新型烷基烯酮二聚體乳液制備技術(shù)，以制備施膠效率高，適應(yīng)現(xiàn)代造紙企業(yè)的施膠劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種無表面活性劑烷基烯酮二聚體乳液的制備方法，該方法避免了表面活性劑的使用，乳液穩(wěn)定性好，存儲(chǔ)性良好，制備工藝簡單，施膠效果好。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種無表面活性劑烷基烯酮二聚體乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)乳化劑水相的制備:將鋰皂石用去離子水潤濕，分散制得鋰皂石膠體，與水溶性氨基酸鈉鹽的水溶液均勻混合，用稀酸調(diào)節(jié)pH值為3?7 ；
(2 )穩(wěn)定劑水相的制備:將陽離子淀粉在水中充分糊化；
(3)乳液制備:熔融的烷基烯酮二聚體、乳化劑水相、穩(wěn)定劑水相加熱，將乳化劑水相與熔融的烷基烯酮二聚體液體混合，在乳化機(jī)的機(jī)械作用下攪拌，再加入穩(wěn)定劑水相，繼續(xù)攪拌，得乳液，冷卻，得到穩(wěn)定的0/W型烷基烯酮二聚體乳液。
[0006]本發(fā)明所涉及的烷基烯酮二聚體為常溫下為固態(tài)形式、未經(jīng)乳化的各種用于造紙施膠的烷基烯酮二聚體工業(yè)產(chǎn)品，其熔點(diǎn)一般為45-55°C，市場上可購。為保證造紙施膠劑的有效成分，烷基烯酮二聚體與步驟(I)和(2)中水相的總質(zhì)量比為1:3?19，優(yōu)選的比例為1:4?9ο
[0007]發(fā)明所涉及的固體顆粒鋰皂石為市售人工合成的鋰蒙脫石類粘土礦物，其結(jié)構(gòu)和組成與天然鋰蒙脫石類似，但純度高，單分散性好，粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通蒙脫石，單個(gè)結(jié)晶體為圓盤狀，直徑25?30nm，厚度約為lnm，其陽離子交換能力高，比表面積大，并具有較高的負(fù)電荷，分散于水中即成為膠體。本發(fā)明中作為乳化烷基烯酮二聚體的主要乳化劑之一，鋰皂石與烷基烯酮二聚體蠟片的質(zhì)量比為1:20?200，優(yōu)選的比例為1:40?100。
[0008]本發(fā)明所涉及的氨基酸鈉鹽包括谷氨酸鈉或天冬氨酸鈉等水溶性氨基酸鈉鹽，谷氨酸鈉也稱為MSG或味精，是一種谷氨酸的鈉鹽。谷氨酸鈉結(jié)構(gòu)式為H00CCHNH2(CH2)2C00Na，天冬氨酸鈉的結(jié)構(gòu)式為HOOCCH2CH(NH2)COONa 二者結(jié)構(gòu)非常相似，天冬氨酸鈉可用做食品行業(yè)的保鮮劑、防腐劑，代替味精。氨基酸鈉鹽與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1:20?400，優(yōu)選比例為1:50?200。
[0009]本發(fā)明所涉及的陽離子淀粉，為玉米淀粉、木薯淀粉或馬鈴薯淀粉改性獲得的陽離子淀粉，陽離子淀粉與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1:3?20，優(yōu)選的比例為1:4?10。
[0010]所述的稀酸為醋酸、鹽酸、硫酸和檸檬酸等中的一種或幾種，合適的乳化劑水相pH值范圍為3?7，優(yōu)選的pH值為3.5?5.5。
[0011]本發(fā)明所涉及的烷基烯酮二聚體乳液的制備方案中，所涉及的烷基烯酮二聚體與乳化劑分散體系混合后的機(jī)械剪切作用可由任何一種攪拌或機(jī)械剪切設(shè)備提供，要求攪拌速度6000?20000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間2?15分鐘;優(yōu)選的方案是攪拌速度9000?15000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間3?10分鐘，以為油狀烷基烯酮二聚體在水中分散成小油滴提供足夠的能量。
[0012]本發(fā)明所涉及的陽離子淀粉穩(wěn)定劑加入到上述制備好的乳液中，采用相同設(shè)備機(jī)械攪拌，要求攪拌速度6000?20000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間2?8分鐘；優(yōu)選的方案是9000?15000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間是3?5分鐘，以提高乳液存儲(chǔ)穩(wěn)定性。
[0013]本發(fā)明所涉及的烷基烯酮二聚體、乳化劑水相和穩(wěn)定劑水相的溫度范圍為55?85°C，更為優(yōu)選的是65?75°C。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
采用水溶性氨基酸鈉鹽與納米固體顆粒鋰皂石作為乳化劑、采用陽離子淀粉作為穩(wěn)定劑，乳化劑與穩(wěn)定劑分段加入，制成乳液，制備工藝簡單，不添加表面活性劑，避免了表面活性劑帶來的泡沫問題，乳液穩(wěn)定性持久，液滴直徑小，施膠效果好。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，下述說明僅為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限定。實(shí)施例中份數(shù)均為重量份。
[0016]實(shí)施例1
乳化劑及穩(wěn)定劑的制備:將2份鋰皂石分散于398份水中，I份谷氨酸鈉分散于19份水中，將兩種溶液均勻混合，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4;將10份陽離子木薯淀粉在270份水中糊化作為穩(wěn)定劑。二者分別加熱至75°C備用。
[0017]AKD乳化:稱取工業(yè)品AKD 100份于75°C下熔融，將上述制備的乳化劑加入熔融的AKD中，保持乳化溫度為75°C，利用高速攪拌設(shè)備于10000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌乳化8分鐘，再加入75 °C的陽離子淀粉糊化液，維持轉(zhuǎn)速繼續(xù)乳化3分鐘，冷卻，制得的AKD乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的質(zhì)量百分比約為12.5%，乳液粒徑為I?2μπι。
[0018]漿內(nèi)施膠效果:取100份楊木漂白化學(xué)機(jī)械漿分散在9900份水中，分散均勻后，加入靜置30天的I份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨潤土，混合均勻后形成紙料，并通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/T5405—2002)測得手抄片施膠度為86s。
[0019]實(shí)施例2
乳化劑及穩(wěn)定劑的制備:將2份鋰皂石分散于398份水中，0.25份谷氨酸鈉分散于20份水中，將兩種溶液充分混合，用硫酸調(diào)節(jié)PH值為3;將25份陽離子醚化玉米淀粉在255份水中糊化作為穩(wěn)定劑。二者分別加熱至55°C備用。
[0020]AKD的乳化:稱取工業(yè)品AKD 100份，55 °C熔融，將上述制備的乳化劑加入熔融的AKD中，保持乳化溫度為55°C，利用高速攪拌設(shè)備于15000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌乳化2分鐘，再加入55 °C的陽離子淀粉糊化液，維持轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌5分鐘，冷卻，制得的AKD乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的質(zhì)量百分比約為12.5%，乳液粒徑為I?3μπι。
[0021 ]漿內(nèi)施膠效果:取100份楊木化學(xué)機(jī)械漿分散在9900份水中，分散均勻后，加入靜置30天的I份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨潤土，混合均勻后形成紙料，并通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/T5405—2002)測得手抄片施膠度為56s。
[0022]實(shí)施例3
乳化劑及穩(wěn)定劑的制備:將5份鋰皂石分散于145份水中，2份谷氨酸鈉分散于8份水中，將兩種溶液充分混合，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為7;將5份陽離子馬鈴薯淀粉在135份水中糊化制成穩(wěn)定劑。二者分別加熱至85 °C備用。
[0023]AKD的乳化:稱取工業(yè)品AKD 100份，加熱到85°C熔融，將上述制備的乳化劑加入熔融的AKD中，保持乳化溫度為85°C，利用高速攪拌設(shè)備于20000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌乳化10分鐘，隨后加入85 V的陽離子淀粉糊化液，繼續(xù)乳化8分鐘，制得的AKD乳液為均一乳白色水包油型(O /W )乳液。AK D的質(zhì)量百分比約為2 5 %，乳液粒徑為I?3 μπι。
[0024]漿內(nèi)施膠效果:取50份闊葉木漿與50份針葉木漿分散在9900份水中，分散均勻后，加入靜置30天的0.5份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨潤土，混合均勻后形成紙料，并通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/T5405—2002)測得手抄片施膠度為85s。
[0025]實(shí)施例4 乳化劑及穩(wěn)定劑的制備:將0.2份鋰皂石分散于360份水中，2份天冬氨酸鈉分散于48份水中，將兩種液體充分混合，用醋酸調(diào)節(jié)PH至為5.5。將13份兒陽離子淀粉在337份水中糊化作為穩(wěn)定劑。二者分別加熱至65°C備用。
[0026]AKD的乳化:稱取工業(yè)品AKD 40份，加熱至65 °C熔融，將上述制備的乳化劑加入熔融的AKD中，保持乳化溫度為65°C，利用高速攪拌設(shè)備于6000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌乳化15分鐘，隨后加入65 °C的陽離子淀粉糊化液，維持轉(zhuǎn)速繼續(xù)乳化5分鐘，冷卻，制得的AKD乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的質(zhì)量百分比約為5%，乳液粒徑為I?3μπι。
[0027]漿內(nèi)施膠效果:取100份闊葉木化學(xué)漿分散在9900份水中，分散均勻后，加入靜置30天的2份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨潤土，混合均勻后形成紙料，并通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/T5405—2002)測得手抄片施膠度為56s。
[0028]實(shí)施例5
乳化劑及穩(wěn)定劑的制備:將I份鋰皂石分散于399份水中，0.5份天冬氨酸鈉分散于19.5份水中，將兩種液體充分混合，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為3.5;將20份陽離子淀粉在460份水中糊化作為穩(wěn)定劑。二者分別加熱至65°C備用。
[0029]AKD的乳化:稱取工業(yè)品AKD 100份，加熱至60 °C熔融，將上述制備的乳化劑加入熔融的AKD中，保持乳化溫度為60°C，利用高速攪拌設(shè)備于9000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌乳化5分鐘，再加入60 V的陽離子淀粉糊化液，維持轉(zhuǎn)速繼續(xù)乳化2分鐘，制得的AKD乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的質(zhì)量百分比約為10%，乳液粒徑為I?3μπι。
[0030]漿內(nèi)施膠效果:取50份麥草漿和50份針葉木漿分散在9900份水中，分散均勻后，加入靜置30天的I份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨潤土，混合均勻后形成紙料，并通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/T5405—2002)測得手抄片施膠度為63s。
[0031 ] 實(shí)施例6
乳化劑及穩(wěn)定劑的制備:將2.5份鋰皂石分散于227.5份水中，I份谷氨酸鈉分散于19份水中，將兩種液體充分混合，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4;將20份陽離子淀粉在130份水中糊化作為穩(wěn)定劑。二者分別加熱至65 °C備用。
[0032]AKD的乳化:稱取工業(yè)品AKD 100份，加熱到65°C熔融，將上述制備的乳化劑加入熔融的AKD中，保持乳化溫度為65°C，利用高速攪拌設(shè)備于10000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌乳化8分鐘，隨后加入65 °C的陽離子淀粉糊化液，繼續(xù)乳化4分鐘，制得的AKD乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液。AKD的質(zhì)量百分比約為20%，乳液粒徑為I?3μπι。
[0033]漿內(nèi)施膠效果:取100份漂白針葉木漿分散在9900份水中，分散均勻后，加入靜置30天的0.6份上述AKD乳液、0.03份CPAM，0.3份膨潤土，混合均勻后形成紙料，并通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/T5405—2002)測得手抄片施膠度為75s。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無表面活性劑烷基烯酮二聚體乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)乳化劑水相的制備:將鋰皂石用去離子水潤濕，分散制得鋰皂石膠體，與水溶性氨基酸鈉鹽的水溶液均勻混合，用稀酸調(diào)節(jié)pH值為3?7 ； (2 )穩(wěn)定劑水相的制備:將陽離子淀粉在水中充分糊化； (3)乳液制備:熔融的烷基烯酮二聚體、乳化劑水相、穩(wěn)定劑水相加熱，將乳化劑水相與熔融的烷基烯酮二聚體液體混合，在乳化機(jī)的機(jī)械作用下攪拌，再加入穩(wěn)定劑水相，繼續(xù)攪拌，得乳液，冷卻，得到穩(wěn)定的0/W型烷基烯酮二聚體乳液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的水溶性氨基酸鈉鹽為谷氨酸鈉或天冬氨酸鈉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的稀酸為醋酸、鹽酸、硫酸和檸檬酸中的一種或幾種，調(diào)節(jié)乳化劑水相PH值范圍為3.5?5.5。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，鋰皂石與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1: 20?200，氨基酸鈉鹽與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1: 20?400，陽離子淀粉與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1:3?20，烷基烯酮二聚體與步驟(I)和(2)中水相總質(zhì)量比為1:3?19。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于， 鋰皂石與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1:40?100; 氨基酸鈉鹽與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1:50?200; 陽離子淀粉與烷基烯酮二聚體的質(zhì)量比為1:4?10; 烷基烯酮二聚體與步驟(I)和(2)中水相總質(zhì)量比為1:4?9。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中加熱溫度為55?85°C，乳化機(jī)攪拌速度6000?20000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間2?15分鐘；繼續(xù)攪拌速度6000?20000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間2?8分鐘。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中加熱溫度為65?75°C，乳化機(jī)攪拌速度9000?15000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間3?10分鐘；繼續(xù)攪拌速度9000?15000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間3?5分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的陽離子淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉或馬鈴薯淀粉改性獲得的陽離子淀粉。
【文檔編號】D21H17/17GK105908567SQ201610263090
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】王慧麗, 陳學(xué)帥, 劉溫霞, 于得海, 宋兆萍
【申請人】齊魯工業(yè)大學(xué)