專利名稱：一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消泡劑及其制備方法，具體涉及一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑 及其制備方法，本發(fā)明屬于精細(xì)化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
造紙是國民經(jīng)濟生產(chǎn)中的重點工業(yè)。在造紙抄紙工序中，由于從制漿工序中夾帶 了木素、脂肪酸、樹脂酸皂、脫墨劑等天然助劑以及打漿過程中向漿池中添加的許多化學(xué)助 劑，如助濾劑、助留劑、濕強劑、施膠劑等等，在打漿和白水封閉循環(huán)過程中很容易產(chǎn)生氣 泡。由于漿料中含有非常細(xì)微的纖維和顏料填料等，這些固體物質(zhì)為氣泡的吸附提供了載 體，根據(jù)纖維的不同，有的吸附在纖維的表面，有的滲透到纖維的內(nèi)部，同時細(xì)小的顏料和 填料很容易附聚在氣泡的表面，增強了泡沫的強度。當(dāng)然不排除有些細(xì)微的氣泡分散于漿 料中。當(dāng)漿料中的氣泡含量很多時，氣泡就容易合并，小的合并成大的，大氣泡由于密度很 小很容易浮于液面上，即為我們平常所看到的液面泡沫，比起漿料中的纖維上吸附的細(xì)微 泡沫，液面上的泡沫是較大的。液面泡沫的產(chǎn)生還可能是漿料洗不干凈、纖維潤脹不完全、 漿料呈瀑布狀落下，漿泵的空氣泄漏等，把大量空氣混入水中產(chǎn)生了泡沫等因素。因此漿料中空氣存在的幾和形式如下一是漂浮在液面上的泡沫；二是溶解于漿料中的空氣；三是吸附在纖維表面和纖維內(nèi)部細(xì)微的泡沫。抄紙工序中泡沫的存在對紙張有很大影響，使施膠度差、橫幅定量均一性差、紙面 出現(xiàn)斑點、透光點和小孔洞等，甚至引起斷紙，而且容易使泵的運行效率下降，增加能耗，使 得整個流送系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至引起上漿泵的跳閘、停機。據(jù)研究，一般直徑小于0. 8mm的氣 泡常使網(wǎng)部成形的濕紙產(chǎn)生氣泡和成紙均勻度不佳，妨礙纖維與纖維間的結(jié)合，紙板容易 分層，嚴(yán)重時出現(xiàn)全幅離層。一般的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗表明，漿料中的含氣量超過0.8%時就 會對紙張的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。另外，消泡劑具有助留助濾作用，降低了纖維損失，減少 了水的浪費及污染問題，使得紙漿的回收率提高，經(jīng)濟效益可觀。消泡劑的制造和使用有很強的針對性，此外任何消泡劑都有選擇性，在某些起泡 介質(zhì)中有非常好的消泡作用，但在另一些起泡體系中則消泡效果很差，甚至完全失效。消泡 劑的選擇性與起泡體系的性質(zhì)、種類、濃度、溫度、壓力、攪拌條件等因素相關(guān)。消泡劑的配 方、用量、加入方法皆對消泡效果有影響。在選擇使用消泡劑之前，必須認(rèn)真試驗，才能真正 實現(xiàn)消除泡沫的目的。用于造紙抄紙工段的乳液型消泡劑主要成分是脂肪醇及其衍生物，從其主體材料 脂肪醇的結(jié)構(gòu)上講是一個類似表面活性劑分子的雙親結(jié)構(gòu)，它的一頭是親油的長鏈碳?xì)?鍵，另一頭是親水的羥基。由于長鏈的碳?xì)滏溎┒说牧u基對纖維表面的羥基形成浸潤，長鏈 羥基對吸附在纖維表面的氣泡有排擠作用，這樣粘附在纖維上的微小氣泡很容易從纖維上 被剝離。被剝離的游離氣泡在醇類消泡劑的作用下，很快合并，體積逐漸增大，由于浮力的作用，氣泡上升到水面。同樣對于水面的泡沫，脂肪醇的羥基，使得它能迅速在泡膜上鋪漲， 親油的碳?xì)滏溛綒馀莸臍庖航缑嫔?，把原先排列在界面上的表面活性劑、高分子化合物?濕部化學(xué)品等形成的分子膜的張力平衡破壞，造成局面膜變薄，氣泡很快破裂。脂肪醇類的 消泡劑最突出的優(yōu)點是能迅速快捷的脫除漿料中的氣體和消除水面泡沫，對施膠的影響最 小，而且使用成本較低，是當(dāng)今抄紙消泡劑的發(fā)展方向。本發(fā)明的乳液消泡劑不是單一的活性成分，而是高級脂肪醇與聚醚的復(fù)配，以達 到取長補短，使用得到很好的功效。歐洲專利號EP-A 732134公開了基于水包油分散體的消泡組合物，其油相包含至 少一種帶有至少4個0H基團或至少一個分子內(nèi)醚鍵的糖醇與分子中具有至少20個碳原子 的脂肪酸以彡1 1的摩爾比形成的酯，以改進消泡作用。中國專利公開號CN 1538866A公開了一種新型的水包油型分散體脫氣劑，其中含 有一種不溶于水且在室溫下為固體的含氧有機物質(zhì)和一種酰胺化合物，以提高消泡作用。 中國專利公開號CN 1781574A公開了一種水包油型乳液消泡劑組合物的制備，其中包括高 級脂肪醇與穩(wěn)定粘度的C2-4烯化氧與有支鏈烷基的伯醇的加合物。美國專利US 5679286 中介紹的乳液消泡劑，其活性組分由70% 98%的脂肪醇和2% 30%的酮類物質(zhì)組成， 并對酮的熔點做出要求。縱觀這些乳液型消泡劑的主要活性組分均為脂肪醇，但是它們的 共同特點是生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，部分原料難以獲得，即使獲得也價格不菲，從而導(dǎo)致生產(chǎn)工 藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)實現(xiàn)起來存在一定的困難。本專利申請的一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑克服了上述抄紙消泡劑的缺陷，通 過對市場上原料的調(diào)查研究，采用常見的原料通過高級脂肪醇與聚醚的復(fù)配，解決了原料 需要自制合成或者難以采購和生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題，同樣能達到中等溫度下消泡、脫氣性 能佳的要求，在生產(chǎn)過程中狀態(tài)、性能穩(wěn)定，不失為一種價格低廉、效果優(yōu)異的乳液型消泡 劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題，解決造紙抄紙工序中存在的有害泡沫問題，以及 現(xiàn)有生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，部分原料難以獲得，即使獲得也價格不菲，生產(chǎn)實現(xiàn)起來存在一定 的困難，提供一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑及其制備方法。本消泡劑不含有機硅，在生產(chǎn) 中具有安全、穩(wěn)定等優(yōu)點。本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)作為本發(fā)明的第一方面，一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑，由以下組分組成，按重 量份數(shù)計(⑴消泡活性物質(zhì)20-28份；(2)乳化劑2-10份，是非離子型的表面活性劑；(3)增稠劑0. 5-3份，殺菌防腐劑0. 02-0. 2份；(4)分散介質(zhì)水70份；所述消泡活性物質(zhì)包括高級脂肪醇、脂肪酸酯、聚醚和礦物油；按照消泡活性物質(zhì) 重量百分比計，高級脂肪醇的用量為20% 60%，脂肪酸酯的用量15% 30%，聚醚的用 量為5% 20%，礦物油的10% 30%。
各組分的構(gòu)成及其在所述的造紙抄紙用的乳液型消泡劑中所占比例詳細(xì)介紹如 下(1)高級脂肪醇脂肪醇的結(jié)構(gòu)式用以下通式表示R0H ................................................
①①式中R為取代基，為碳原子數(shù)為12 36的一元至三元醇，這些醇可以是飽和 的，也可以是不飽和的；可以是直鏈的，也可以是支鏈的。高級脂肪醇一般可以為十二烷醇、 十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇等。這些醇可以是天然的，也可以是合成的。實際使用中可 采用一種醇，也可以是多種醇混合復(fù)配。所述高級脂肪醇為天然醇或者合成制備的醇，其分子中具有至少12個碳原子，為 C12_C36高級脂肪醇。該類醇的實例是天然醇(脂肪醇)，如肉豆蔻醇、鯨蠟醇、硬脂醇、棕櫚 醇、牛油脂肪醇和山崳醇，以及合成制備的醇，如可以通過氧化烷基鋁由Ziegler方法得到 的飽和的、直鏈、未支化醇和可以通過羰基合成得到的合成醇。實際使用中可采用一種醇， 也可以是多種醇混合復(fù)配。高級脂肪醇的用量占消泡活性物質(zhì)的20% 60%。(2)脂肪酸酯脂肪酸酯在本發(fā)明中起消泡增效和防止液滴沉降的作用，脂肪酸酯至少是一種脂 肪酸的甘酯、甘油二酯或甘油三酯。其中脂肪酸是結(jié)構(gòu)中具有至少含有12個碳原子的長鏈 烷基脂肪酸，長鏈烷基脂肪酸可以是十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸等；長鏈烷基 脂肪酸酯可以是單硬脂酸甘油酯、辛醇硬脂酸酯、十八醇硬脂酸酯、二十二醇硬脂酸酯等， 優(yōu)選單硬脂酸甘油酯或十八醇硬脂酸酯，脂肪酸酯比例占消泡活性物質(zhì)的15% 30%。(3)聚醚聚醚在本發(fā)明中起消泡增效的作用，本發(fā)明所述的聚醚是聚氧乙烯聚氧丙烯醚， 結(jié)構(gòu)式可表示為 其中R為一元醇，也為二元醇或者三元醇，m和n表示一個分子中含有環(huán)氧丙烷和 環(huán)氧乙烷的個數(shù)，m為1 50，n為0 30，這種聚醚的分子量一般為1000 4000，濁點為 10 20°C。例如是市售的丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或者是甘油聚氧乙烯聚氧丙烯醚，聚 醚的比例占消泡活性物質(zhì)的5% 20%。(4)礦物油專利中采用的礦物油是一些烴類物質(zhì)，如煤油、柴油、基礎(chǔ)油、石蠟、白油、機油的 一種或一種以上的組合，優(yōu)選15#白油或18#白油。礦物油也是本消泡劑的主要消泡物質(zhì) 之一，礦物油比例占消泡活性物質(zhì)的10% 30%。本消泡劑的消泡活性物質(zhì)為上述組分的混合體。除了消泡活性物質(zhì)外，還需要加 入乳化劑，通過乳化劑將活性組分分散在水中，形成0/W型乳液。
乳化劑是非離子型表面活性劑，可以是烷基酚聚氧乙烯系列、脂肪醇聚氧乙烯酯 系列或者油酸聚氧乙烯醚系列等，例如是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、S-60、 T-60、S-80、T-80、硬脂酸聚氧乙烯醚、單硬脂酸甘油酯、蓖麻油聚氧乙烯醚等。乳液的制備 方式主要采用“轉(zhuǎn)相法”。乳化劑一般采用兩元或者多元乳化劑構(gòu)成，HLB值為7 9，用量 為(消泡活性物質(zhì))的5% 30%，優(yōu)選20%。乳化溫度是50 80°C，優(yōu)選60 70°C。乳液的粒徑控制在5 20 ii m。分散介質(zhì)水選用60-90 V熱水。本消泡劑乳液組分中通常還包含至少一種用于調(diào)節(jié)相應(yīng)應(yīng)用所需粘度的增稠劑， 能達到抑制油相組分中微粒的聚合作用，并能穩(wěn)定消泡劑組分。原則上講，可以使用所有 已知可增稠水包油體系的增稠劑。這些增稠劑包括天然增稠劑，如多糖、藻酸鹽等，其中包 括常見的瓜爾豆膠、黃原膠等；改性的有機聚合物，如羧甲基纖維素，合成增稠劑，如聚乙烯 醇、聚丙烯酰胺等。本消泡劑乳液組分中通常還包含用于防腐的殺菌劑，例如甲醛、異噻唑化合物、鹵 素類化合物、季銨鹽類化合物等。作為本發(fā)明的第二方面，一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑的制備方法，乳液的制備方式主要采用“水加入油中”的轉(zhuǎn)相法。具體制備方法步驟如下(1)消泡活性物質(zhì)20-28份，乳化劑2-10份；所述消泡活性物質(zhì)包括高級脂肪醇、 脂肪酸酯、聚醚和礦物油；按照消泡活性物質(zhì)重量百分比計，高級脂肪醇的用量為20% 60%，脂肪酸酯的用量15% 30%，聚醚的用量為5% 20%，礦物油的10% 30% ；(2)升溫至50 80°C，攪拌片刻，使得組分混合均勻；(3)然后將分散介質(zhì)水70份一次性加入，通過高剪切乳化設(shè)備均質(zhì)20分鐘_2小 時，冷卻至常溫后加入增稠劑與殺菌劑即得乳液型消泡劑。分散介質(zhì)水選用60_90°C熱水。本發(fā)明的消泡劑可以在造紙抄紙工序的網(wǎng)下白水池、抄前井、高位箱等位置加入。 一般采用固含量為30%的消泡劑乳液，加量為50 300g/噸紙。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡便，原料易得，消泡、抑泡效果好，在造紙抄紙工段表現(xiàn)出優(yōu)異 的脫氣性能。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具 體實施例，進一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明實施例均按重量份數(shù)計。實施例110份高級脂肪醇、5份單硬脂酸甘油酯、5份聚醚、7份15#白油、2份S-80和1份 T-80乳化劑(武漢市嘉恒化工有限公司)加到反應(yīng)釜中，體系升溫至60°C，攪拌一定時間， 使得組分混合均勻；然后迅速將70份60-9(TC熱水加入，通過高剪切乳化設(shè)備均質(zhì)40分 鐘，冷卻至常溫后加入1份羧甲基纖維素與0. 02份異噻唑啉酮得到消泡劑A。實施例2
8份高級脂肪醇混合物、8份單硬脂酸甘油酯、5份聚醚、7份15#白油和2份T_80 乳化劑(武漢市嘉恒化工有限公司)加到反應(yīng)釜中，體系升溫至60°C，攪拌一定時間，使得 組分混合均勻；然后迅速將70份60-9(TC熱水加入，通過高剪切乳化設(shè)備均質(zhì)40分鐘，冷 卻至常溫后加入1份羧甲基纖維素與0. 02份異噻唑啉酮得到消泡劑B。實施例310份高級脂肪醇混合物、8份二十二醇硬脂酸酯、2份聚醚、7份18#白油、2份S-60 和1份T-60乳化劑(武漢市嘉恒化工有限公司)加到反應(yīng)釜中，體系升溫至70°C，攪拌一 定時間，使得組分混合均勻；然后迅速將70份60-90°C熱水加入，通過高剪切乳化設(shè)備均質(zhì) 40分鐘，冷卻至常溫后加入1份羧甲基纖維素與0. 02份異噻唑啉酮得到消泡劑C。在實驗室模擬抄紙白水環(huán)境測試消泡劑的性能測試設(shè)備EGT空氣含量測定儀測試溫度40°C消泡劑用量() 05g測試漿料實驗室自制模擬抄紙現(xiàn)場用漿料測試方法在1000ml容器內(nèi)加入900ml的自制漿料，用EGT空氣含量測定儀測試 空氣含量作為空白樣；將漿料倒入燒杯中，并加入消泡劑，攪拌均勻，恒溫靜置lmin，測試 空氣含量，再恒溫靜置5min，繼續(xù)測試空氣含量，計算含氣量差值比較消泡劑的脫氣性能。 差值越大，表明消泡劑的脫氣效果越好。測試結(jié)果表1 消泡劑A、B、C的脫氣性能 其中WQ-4(rC下空白樣的空氣含量平均值WilCTC下加入消泡劑后靜置lmin的空氣含量平均值W2-40°C下加入消泡劑lmin測試后靜置5min的空氣含量平均值ff01-ff0與Wi空氣含量平均值差值ff02-ff0與W2空氣含量平均值差值
從表1的測試結(jié)果可以看出，本專利發(fā)明的消泡劑的性能在中溫下與國外產(chǎn)品相 當(dāng)甚至更優(yōu)，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比國內(nèi)產(chǎn)品要好。下表是消泡劑A在某大型文化紙廠的現(xiàn)場應(yīng)用結(jié) 果表2專利消泡劑在現(xiàn)場的應(yīng)用情況 從表2可以看出，紙張的勻度得到改善，使用消泡劑A兩天后助留劑的用量減少； 紙張的留著率明顯提高；減少了由于泡沫引起的亮點、針孔等紙病。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等同物界定。
權(quán)利要求
一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑，由以下組分組成，按重量份數(shù)計(1)消泡活性物質(zhì)20-28份；(2)乳化劑2-10份，是非離子型的表面活性劑；(3)增稠劑0.5-3份，殺菌防腐劑0.02-0.2份；(4)分散介質(zhì)水70份；所述消泡活性物質(zhì)包括高級脂肪醇、脂肪酸酯、聚醚和礦物油；按照消泡活性物質(zhì)重量百分比計，高級脂肪醇的用量為20％～60％，脂肪酸酯的用量15％～30％，聚醚的用量為5％～20％，礦物油的10％～30％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述高級脂肪醇為C12-C36高級脂肪醇， 所述高級脂肪醇為一元至三元醇，所述高級脂肪醇是飽和的或不飽和的、直鏈的或支鏈的、 天然的或合成的高級脂肪醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述脂肪酸酯起消泡增效和防止液滴 沉降的作用，脂肪酸酯至少是一種脂肪酸的甘酯、甘油二酯或甘油三酯，其中脂肪酸結(jié)構(gòu)中 具有至少含有12個碳原子的長鏈烷基脂肪酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述聚醚起消泡增效的作用，聚醚是聚氧乙烯聚氧丙烯醚，結(jié)構(gòu)式可表示為其中R為一元醇，也為二元醇或者三元醇，m和n表示一個分子中含有環(huán)氧丙燒和環(huán)氧乙烷 的個數(shù)，m為1 50，n為0 30，所述聚醚的分子量一般為1000 4000，濁點為10 20°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述礦物油是煤油、柴油、基礎(chǔ)油、石 蠟、白油、機油的一種或一種以上的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述乳化劑為非離子型表面活性劑，是 烷基酚聚氧乙烯或脂肪醇聚氧乙烯酯或者油酸聚氧乙烯醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述增稠劑是天然增稠劑或改性的有 機聚合物或合成增稠劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述殺菌防腐劑是甲醛、異噻唑化合 物、鹵素類化合物、季銨鹽類化合物中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消泡劑，其特征在于所述分散介質(zhì)水選用60-90°C熱水。
10.一種如權(quán)利要求1所述的造紙抄紙用的乳液型消泡劑的制備方法，具體制備方法 步驟如下(1)消泡活性物質(zhì)20-28份，乳化劑2-10份(按重量份數(shù)計)；其中所述消泡活性物質(zhì)包括高級脂肪醇、脂肪酸酯、聚醚和礦物油；按照消泡活性物質(zhì) 重量百分比計，高級脂肪醇的用量為20% 60%，脂肪酸酯的用量15% 30%，聚醚的用 量為5% 20%，礦物油的10% 30% ；(2)升溫至50 80°C，攪拌片刻，使得組分混合均勻；(3)然后將分散介質(zhì)水70份一次性加入，通過高剪切乳化設(shè)備均質(zhì)20分鐘-2小時，冷 卻至常溫后加入增稠劑與殺菌劑即得乳液型消泡劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種造紙抄紙用的乳液型消泡劑及其制備方法，屬于造紙化學(xué)品，它主要包括C12-C36高級脂肪醇、脂肪酸酯、聚醚和礦物油、乳化劑、增稠劑、殺菌劑和水。制備過程是將消泡活性物質(zhì)和乳化劑預(yù)先混合熔融，當(dāng)體系溫度升至一定溫度后，一次性將水加入，高剪切下均質(zhì)一定時間，冷卻至常溫后加入增稠劑與殺菌防腐劑即可得本消泡劑。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡便，原料易得，消泡、抑泡效果好，在造紙抄紙工段表現(xiàn)出優(yōu)異的脫氣性能。
文檔編號D21H21/12GK101845770SQ200910219
公開日2010年9月29日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者陳雪影, 馬增超 申請人:西安三業(yè)精細(xì)化工有限責(zé)任公司