本發(fā)明屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑。
背景技術(shù)：
制漿造紙系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多相系統(tǒng)。纖維原料自身含有較多的樹脂類物質(zhì)，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中為了改善紙機(jī)運(yùn)行性能和紙張性能，會(huì)添加各種添加劑，如施膠劑、助留助濾劑、樹脂控制劑、增強(qiáng)劑、脫墨劑等物質(zhì)，這些物質(zhì)均具有一定的表面活性。在制漿造紙過(guò)程中，尤其在造紙濕部極易產(chǎn)生泡沫。泡沫的產(chǎn)生，不僅會(huì)引起泡沫在槽體的溢出及紙料濾水能力的下降，同時(shí)會(huì)增加紙料流送過(guò)程中的動(dòng)力消耗，并降低流送設(shè)備，如真空泵等的使用壽命。當(dāng)泡沫問(wèn)題較為嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)引起紙面斑點(diǎn)、空洞和紙張斷紙等問(wèn)題；另外泡沫上易吸附一定量的化學(xué)藥品，會(huì)降低濕部各化學(xué)品的使用效率，增加紙張的生產(chǎn)成本。在紙張的生產(chǎn)過(guò)程中，為維持紙機(jī)的運(yùn)行性能及紙張性能的穩(wěn)定，使用一定量的消泡劑是十分必要的。
目前在造紙濕部系統(tǒng)中，聚醚消泡劑和高級(jí)脂肪醇類消泡劑的使用最為廣泛。聚醚類消泡劑主要作用于紙料和白水系統(tǒng)中的表面泡沫，而高級(jí)脂肪醇類消泡劑不僅可以高效地消除紙料和白水系統(tǒng)中的表面泡沫，對(duì)漿料和白水系統(tǒng)中的內(nèi)含氣泡也具有非常好的脫除效果。高級(jí)脂肪醇消泡劑可以將吸附在細(xì)小纖維和填料上的氣泡剝離開(kāi)來(lái)，然后由小氣泡聚集成大氣泡，從而漂浮到紙料和白水系統(tǒng)的表面上，使氣泡壁變薄并最終破裂。不同于聚醚類消泡劑，高級(jí)脂肪醇消泡劑不會(huì)對(duì)紙張的施膠產(chǎn)生負(fù)面影響。在全世界范圍內(nèi)，脂肪醇消泡劑使用更為廣泛。
脂肪醇乳液消泡劑的消泡、抑泡能力及儲(chǔ)存穩(wěn)定性是脂肪醇消泡劑最為重要的性能指標(biāo)。而高級(jí)脂肪醇的種類則對(duì)消泡、抑泡能力和穩(wěn)定性具有決定性的影響。目前用于制備高級(jí)脂肪醇消泡劑的脂肪醇一般是指碳鏈長(zhǎng)度在12-36個(gè)c的高級(jí)脂肪醇。通常脂肪醇碳鏈越長(zhǎng)，其消、抑泡能力越強(qiáng)。但碳鏈長(zhǎng)的脂肪醇也更難乳化，所得到的脂肪醇乳液穩(wěn)定性越差。目前用于制備高級(jí)脂肪醇消泡劑的脂肪醇主要是合成脂肪醇和天然脂肪醇。合成脂肪醇是通過(guò)齊格勒法和羰基合成法合成，天然脂肪醇是從植物油脂中提取而來(lái)。目前長(zhǎng)碳鏈的合成脂肪醇，尤其是碳鏈長(zhǎng)度大于18的合成脂肪醇主要是由sasol公司提供，作為合成脂肪醇生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物，其供應(yīng)量很小，且價(jià)格昂貴，造成了國(guó)內(nèi)高級(jí)脂肪醇消泡劑生產(chǎn)商制造成本的居高不下。相對(duì)于合成脂肪醇，天然脂肪醇來(lái)源廣泛。c鏈長(zhǎng)度大于16的高級(jí)脂肪醇中，十六醇和十八醇來(lái)自于棕櫚油，其來(lái)源廣泛，在日化和表面活性劑工業(yè)應(yīng)用廣泛，但用于消泡劑的生產(chǎn)過(guò)程中，其碳鏈長(zhǎng)度不夠，消泡和抑泡能力均比較差；二十醇和二十二醇的植物脂肪醇市場(chǎng)供應(yīng)量極少，價(jià)格較合成醇更為昂貴，且乳化困難，乳液穩(wěn)定性極差。因此目前國(guó)內(nèi)脂肪醇消泡劑的制備依然是以進(jìn)口的合成高級(jí)脂肪醇為原料，其原料來(lái)源的單一性和高昂的成本，限制了國(guó)內(nèi)脂肪醇消泡劑的品質(zhì)提升和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
米糠蠟來(lái)自于米糠，來(lái)源豐富。目前米糠蠟常作為廉價(jià)的工業(yè)蠟使用，附加值很低。但精制的米糠蠟為淺黃色的油狀固體，以高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪醇和高級(jí)脂肪醇酯為主要成分，其中含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其對(duì)應(yīng)的醇酯。二十六醇、二十八醇和三十醇是相對(duì)于二十醇和二十二醇碳鏈更長(zhǎng)的高級(jí)脂肪醇，用于制備脂肪醇消泡劑時(shí)具有更好的消泡和脫氣能力，但更長(zhǎng)的碳鏈也決定了其更難乳化，更難獲得高穩(wěn)定性的乳液。米糠蠟中含有的高級(jí)脂肪醇酯有助于二十六醇、二十八醇和三十醇的乳化，有利于提高制備乳液的性能和穩(wěn)定性。目前米糠蠟作為消泡劑的活性成分未見(jiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)目前合成脂肪醇價(jià)格高昂，天然脂肪醇碳鏈長(zhǎng)度不夠而導(dǎo)致消泡抑泡能力差的問(wèn)題，提供了一種用米糠蠟作為活性成分的高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑。米糠蠟以高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪醇和高級(jí)脂肪醇酯為主要成分，其中含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其對(duì)應(yīng)的醇酯。
為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑，包括米糠蠟、蠟、烷烴或植物油脂、表面活性劑、增稠劑、殺菌劑和水。
所述的米糠蠟是精制米糠蠟，為淺白色固體，分子量在700-850，皂化值在60-80mgkoh/g，酸值不高于1mgkoh/g，皂化物含量40-60％。
優(yōu)選地，各組分的質(zhì)量百分比分別為：
更優(yōu)選地，各組分的質(zhì)量百分比分別為：
最優(yōu)選地，各組分的質(zhì)量百分比分別為：
優(yōu)選地，所述的蠟是固體石蠟。
更優(yōu)選地，所述的固體石蠟是52#石蠟、70#微晶蠟或80#微晶蠟等。
優(yōu)選地，所述烷烴或植物油脂的沸點(diǎn)高于200℃，在25℃下為液體，且溶解度小于0.1g/l，所述的烷烴是礦物油，所述的植物油脂是棕櫚油、大豆油或菜籽油。
優(yōu)選地，所述的表面活性劑是非離子表面活性劑或非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復(fù)合物。
優(yōu)選地，所述的非離子表面活性劑為環(huán)氧乙烷數(shù)為5-50個(gè)的脂肪醇聚氧乙烯醚，所述的陰離子表面活性劑為高級(jí)脂肪酸的鹽或萘磺酸的鹽。
優(yōu)選地，所述的非離子表面活性劑為：
(1)環(huán)氧乙烷數(shù)為5-50個(gè)的脂肪醇聚氧乙烯醚，如異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(12eo)、異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(15eo)、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-20)；
(2)不飽和油聚氧乙烯醚，如蓖麻油與5-40個(gè)環(huán)氧乙烷的反應(yīng)產(chǎn)物，如蓖麻油聚氧乙烯醚(40eo)；
所述的陰離子表面活性劑為：
(1)高級(jí)脂肪酸的鹽，如c4-c22的烷基磺酸鹽，尤其是鈉鹽和銨鹽，如十二烷基二苯醚二磺酸鈉；
(2)萘磺酸的鹽，如c8-c22的烷基二苯醚，尤其是雙磺化的c8-c22烷基二苯醚，如雙磺化十二烷基二苯醚的鹽，尤其是銨鹽和鈉鹽；
(3)磺基琥珀酸二-c4-c20烷基酯鹽，尤其是銨鹽和鈉鹽。
優(yōu)選地，所述的增稠劑為陰離子聚合物類增稠劑或植物高分子類增稠劑。
更優(yōu)選地，所述的陰離子聚合物類增稠劑為丙烯酸聚合物、丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺-丙烯酸聚合物或丙烯酸-丙烯酸酯聚合物；所述的植物高分子類增稠劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素或黃原膠。
優(yōu)選地，所述的殺菌劑為甲醛、異噻唑啉酮、溴硝醇或戊二醛。
通過(guò)如上組成制備的高級(jí)脂肪酸乳液消泡劑通常具有200-2000mpa.s的粘度。乳液粒徑通常小于30μm，優(yōu)選0.1～20μm，尤其是1～15μm，進(jìn)一步特別優(yōu)選1～6μm。
利用精制米糠蠟制備的高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑適用于制漿造紙各工段中的泡沫控制，特別適用于造紙系統(tǒng)，尤其是造紙濕部的泡沫控制。進(jìn)一步，利用精制米糠蠟制備的高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑特別適用于高溫紙機(jī)的消泡和脫氣，優(yōu)選40～70℃的白水系統(tǒng)，特別優(yōu)選45～60℃的紙機(jī)系統(tǒng)的泡沫控制。
本發(fā)明的高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑的制備方法如下：
(1)首先將油相包括米糠蠟、蠟、植物油脂和表面活性劑加入到反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌并升溫至80～110℃使固體完全融化。
(2)將升溫至95℃的水，以緩慢的流速加入到油相中，進(jìn)行乳化得到預(yù)乳液。
(3)乳化完成后，通過(guò)膠體磨將預(yù)乳液進(jìn)一步乳化，乳化至目標(biāo)粒徑。
(4)加入增稠劑和殺菌劑，并調(diào)整體系ph至中性。
有益效果：
1.米糠蠟以高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪醇和高級(jí)脂肪醇酯為主要成分，其中含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其對(duì)應(yīng)的醇酯。脂肪醇碳鏈越長(zhǎng)，其消泡、抑泡能力越強(qiáng)。
2.米糠蠟中含有的高級(jí)脂肪醇酯有助于二十六醇、二十八醇和三十醇的乳化，有利于提高制備乳液的性能和穩(wěn)定性。
3.米糠蠟來(lái)源豐富，用精制米糠蠟為原料制備高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑，不僅提高了米糠蠟的附加值，并提供了一種具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑。
具體實(shí)施方式
根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
一種高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑，包括米糠蠟、蠟、烷烴或植物油脂、表面活性劑、增稠劑、殺菌劑、水。
所述的米糠蠟是精制米糠蠟，為淺白色固體，分子量在700-850，皂化值在60-80mgkoh/g，酸值不高于1mgkoh/g，皂化物含量40-60％。
優(yōu)選地，各組分的質(zhì)量百分比分別為：
更優(yōu)選地，各組分的質(zhì)量百分比分別為：
最優(yōu)選地，各組分的質(zhì)量百分比分別為：
優(yōu)選地，所述的蠟是固體石蠟。
更優(yōu)選地，所述的固體石蠟是52#石蠟、70#微晶蠟或80#微晶蠟等。
優(yōu)選地，所述的烷烴是礦物油，所述的植物油脂是棕櫚油、大豆油或菜籽油。
優(yōu)選地，所述的表面活性劑是非離子表面活性劑或非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復(fù)合物。
優(yōu)選地，所述的非離子表面活性劑為環(huán)氧乙烷數(shù)為5-50個(gè)的脂肪醇聚氧乙烯醚，所述的陰離子表面活性劑為高級(jí)脂肪酸的鹽或萘磺酸的鹽。
優(yōu)選地，所述的非離子表面活性劑為：
(1)環(huán)氧乙烷數(shù)為5-50個(gè)的脂肪醇聚氧乙烯醚，如異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(12eo)、異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(15eo)、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-20)；
(2)不飽和油聚氧乙烯醚，如蓖麻油與5-40個(gè)環(huán)氧乙烷的反應(yīng)產(chǎn)物，如蓖麻油聚氧乙烯醚(40eo)；
所述的陰離子表面活性劑為：
(1)高級(jí)脂肪酸的鹽，如c4-c22的烷基磺酸鹽，尤其是鈉鹽和銨鹽，如十二烷基二苯醚二磺酸鈉；
(2)萘磺酸的鹽，如c8-c22的烷基二苯醚，尤其是雙磺化的c8-c22烷基二苯醚，如雙磺化十二烷基二苯醚的鹽，尤其是銨鹽和鈉鹽；
(3)磺基琥珀酸二-c4-c20烷基酯鹽，尤其是銨鹽和鈉鹽。
優(yōu)選地，所述的增稠劑為陰離子聚合物類增稠劑或植物高分子類增稠劑。
更優(yōu)選地，所述的陰離子聚合物類增稠劑為丙烯酸聚合物、丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺-丙烯酸聚合物或丙烯酸-丙烯酸酯聚合物；所述的植物高分子類增稠劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、黃原膠。
優(yōu)選地，所述的殺菌劑為甲醛、異噻唑啉酮、溴硝醇或戊二醛。
通過(guò)如上組成制備的高級(jí)脂肪酸乳液消泡劑通常具有200-2000mpa.s的粘度。乳液粒徑通常小于30μm，優(yōu)選0.1-20μm，尤其是1-15μm，進(jìn)一步特別優(yōu)選1-6μm。
以下實(shí)施例物料來(lái)源如下：
精制米糠蠟：廣州圣峰化工
sasoln20+：德國(guó)沙索(sasol),牌號(hào)為n20+
甘油硬脂酸酯：海安石化
52#石蠟：荊門石化，型號(hào)52#
70#微晶蠟：荊門石化，型號(hào)70#
32#礦物油：茂名石化，型號(hào)32#
24度棕櫚油：產(chǎn)地馬來(lái)西亞
丙烯酸增稠劑：陶氏，型號(hào)：ase-60
十二烷基二苯醚二磺酸鈉：
異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(12eo)：沙索multiso13/120
異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(15eo)：巴斯夫lutensolto15
蓖麻油聚氧乙烯醚(40eo):海安石化el40
脂肪醇聚氧乙烯醚(20eo):海安石化aeo-20
異噻唑啉酮：日本栗田
實(shí)施例1
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑1，各組分按質(zhì)量百分比為：精制米糠蠟20％，52#石蠟4％，32#礦物油4％，十二烷基二苯醚二磺酸鈉1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為522mpa.s。
實(shí)施例2
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑2，各組分按質(zhì)量百分比為：精制米糠蠟18％，52#石蠟5％，棕櫚油5％，異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(12eo)1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，異噻唑啉酮0.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為482mpa.s。
實(shí)施例3
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑3，各組分按質(zhì)量百分比為：精制米糠蠟20％，70#微晶蠟4％，棕櫚油4％，十二烷基二苯醚二磺酸鈉1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為620mpa.s。
實(shí)施例4
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑4，各組分按質(zhì)量百分比為：精制米糠蠟18％，70#微晶蠟5％，32#礦物油5％，異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(15eo)1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，溴硝醇?xì)⒕鷦?.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為560mpa.s。
實(shí)施例5
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑5，各組分按質(zhì)量百分比為：精制米糠蠟12％，sasoln20+6％，52#石蠟5％，32#礦物油5％，蓖麻油聚氧乙烯醚(40eo)1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，配制得到測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為550mpa.s。
實(shí)施例6
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑6，各組分按質(zhì)量百分比為：精制米糠蠟9％，sasoln20+9％，70#微晶蠟5％，棕櫚油5％，異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(15eo)1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，溴硝醇?xì)⒕鷦?.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為600mpa.s。
對(duì)比例1
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑7，各組分按質(zhì)量百分比為：sasoln20+16％，甘油硬脂酸酯4％，52#石蠟4％，32#礦物油4％，異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚(12eo)1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為424mpa.s。
對(duì)比例2
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑8，各組分按質(zhì)量百分比為：sasoln20+20％，70#微晶蠟4％，棕櫚油4％，脂肪醇聚氧乙烯醚(20eo)1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，戊二醛0.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為736mpa.s。
對(duì)比例3
高級(jí)脂肪醇乳液消泡劑9，各組分按質(zhì)量百分比為：sasoln20+10％，甘油硬脂酸酯10％，70#微晶蠟4％，32#礦物油4％，十二烷基二苯醚二磺酸鈉1.2％，丙烯酸增稠劑1.6％，異噻唑啉酮0.2％，水69％配制得到，測(cè)試新制的產(chǎn)品的乳液粘度為802mpa.s。
乳液穩(wěn)定性測(cè)試：
將實(shí)施例和對(duì)比例中所制備的產(chǎn)品，采用ndj-8數(shù)顯粘度計(jì)，采用2#轉(zhuǎn)子，30rpm轉(zhuǎn)速，測(cè)試的粘度為25℃下的乳液粘度，粘度的變化如表1所示。
消泡抑泡性能測(cè)試：
測(cè)試裝置：循環(huán)鼓泡儀；測(cè)試方法：取工廠網(wǎng)下白水池白水500ml，分別加熱至40℃和55℃，開(kāi)啟循環(huán)鼓泡儀，將泡沫高度鼓至300ml高度，然后加入10ppm新制備的實(shí)施例和比較例中的乳液消泡劑，記錄泡沫體積隨時(shí)間的變化規(guī)律。前30s內(nèi)，泡沫體積越小，消泡性能越好；240s時(shí)，泡沫體積越小，抑泡能力越好。制備樣品的消泡和抑泡能力如表2和表3所示。
表1不同脂肪醇乳液消泡劑在不同儲(chǔ)存時(shí)間的粘度變化情況
表2不同脂肪醇乳液消泡劑在40℃下的消泡抑泡性能
表3不同脂肪醇乳液消泡劑在55℃下的消泡抑泡性能
由表1、表2、表3可知，在乳液穩(wěn)定性上，比較例1是目前較為成熟的工藝，實(shí)施例1-4的乳液穩(wěn)定性和對(duì)比例1相當(dāng)，優(yōu)于對(duì)比例2和3。在消泡和抑泡能力上，所有的實(shí)施例均優(yōu)于比較例，消泡速度實(shí)施例和比較例相當(dāng)，但對(duì)泡沫的抑制能力，實(shí)施例要更優(yōu)(上升到同樣的泡沫高度需要的時(shí)間更長(zhǎng))。
sasoln20+是目前全世界制備脂肪醇消泡劑的主要原料，但產(chǎn)量很低，且價(jià)格十分昂貴。米糠蠟來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉且含有大量的二十六醇、二十八醇、三十醇及其對(duì)應(yīng)的醇酯，既能保證消泡劑的消泡效果，又能保證消泡劑的穩(wěn)定性。