一种用于造纸涂料的高固含低粘度水性润滑剂的制备方法
阅读说明：本技术 一种用于造纸涂料的高固含低粘度水性润滑剂的制备方法 (Preparation method of high-solid-content low-viscosity water-based lubricant for papermaking coating ) 是由 施晓旦 沈安成 尹东华 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高固含低粘度水性润滑剂的制备方法,所述高固含低粘度水性润滑剂是将组分硬脂酸甘油酯、异构醇聚氧乙烯醚、六偏磷酸钠、碱、分散剂和水混合后进行反应得到,所述分散剂选自木质素磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、三聚氰胺-甲醛缩聚物、萘磺酸钠甲醛聚合物中的至少一种；按重量份数计,各组分重量含量为：硬脂酸甘油酯100份、异构醇聚氧乙烯醚18-50份、六偏磷酸钠8-30份、碱3-20份、分散剂0.5-5份、水100-200份。与现有的技术相比,本用于造纸涂料的高固含量水性润滑剂能改善涂料的流变性、固含量高、润滑效果好、粘度低,使用时无需稀释。(The invention discloses a preparation method of a high-solid-content low-viscosity aqueous lubricant, which is obtained by mixing and reacting the components of glyceryl stearate, isomeric alcohol polyoxyethylene ether, sodium hexametaphosphate, alkali, a dispersant and water, wherein the dispersant is selected from at least one of sodium lignosulfonate, sodium methylene dinaphthalene sulfonate, a melamine-formaldehyde polycondensate and a sodium naphthalenesulfonate formaldehyde polymer; the weight contents of the components are as follows: 100 parts of glyceryl stearate, 18-50 parts of isomeric alcohol polyoxyethylene ether, 8-30 parts of sodium hexametaphosphate, 3-20 parts of alkali, 0.5-5 parts of dispersing agent and 200 parts of water. Compared with the prior art, the high-solid-content water-based lubricant for the papermaking coating can improve the rheological property of the coating, has high solid content, good lubricating effect and low viscosity, and does not need to be diluted when in use.)
技术领域
本发明涉及造纸润滑剂技术领域，尤其涉及一种高固含低粘度水性润滑剂的制备方法。
背景技术
润滑剂在化学组成上一般都含有疏水性基，具有润滑作用和离型效果。所谓润滑作用是指减少接触面的摩擦、磨损及摩擦热的作用；所谓离型效果是指减少接触面的粘附力的作用。具体而言，润滑剂可防止在涂布纸的生产中在压光机、烘缸等处纸页掉粉及涂布纸在印刷作业中掉粉；提高涂布纸在铸涂缸上的离型性；赋予纸张以滑动性能并降低摩擦。
润滑剂是涂布加工纸涂料中的微量助剂之一，它对改进涂布纸涂层结构具有重要作用。润滑剂在造纸涂料中起到降低涂层摩擦系数，改善涂料流变性，进而提高涂层平整度，提高成品纸光泽度的功能。目前市场上的造纸用润滑剂以高级脂肪酸盐类及高分子氧化聚乙烯为主，还包括蜡乳液等，它们均有改善涂层摩擦系数的作用。
中国专利CN106368057A公开了一种水性润滑剂的制备方法，是将组分硬脂酸甘油酯、异构醇聚氧乙烯醚、六偏磷酸钠、碱、杀菌剂和水混合后进行反应得到。该方法得到的水性润滑剂应用于造纸涂料中，能改善纸张的平滑度和光泽度，但存在固含量低、粘度高、流变性差等问题。
发明内容
本发明旨在提供一种高固含低粘度水性润滑剂的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种高固含低粘度水性润滑剂的制备方法，所述高固含低粘度水性润滑剂是将组分硬脂酸甘油酯、异构醇聚氧乙烯醚、六偏磷酸钠、碱、分散剂和水混合后进行反应得到，所述分散剂选自木质素磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、三聚氰胺-甲醛缩聚物、萘磺酸钠甲醛聚合物中的至少一种；按重量份数计，各组分重量含量为：硬脂酸甘油酯100份、异构醇聚氧乙烯醚18-50份、六偏磷酸钠8-30份、碱3-20份、分散剂0.5-5份、水100-200份。
进一步地，所述高固含低粘度水性润滑剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，在85-95℃情况下，将硬脂酸甘油酯熔融，备用；
步骤2，将异构醇聚氧乙烯醚、六偏磷酸钠、碱和全部水混合均匀，溶解完全，获得釜底料，升温至85-95℃；高速搅拌下加入步骤1中的硬脂酸甘油酯的熔融液，搅拌均匀；
步骤3，在85-95℃情况下，加入分散剂，搅拌均匀；
步骤4，降温至20-40℃，调节pH值为6-10，制得水性润滑剂。
所述碱选自二乙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，优选二乙醇胺。
所述分散剂选自木质素磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、三聚氰胺-甲醛缩聚物、萘磺酸钠甲醛聚合物中的至少一种，优选木质素磺酸钠或亚甲基双萘磺酸钠，最好是木质素磺酸钠。
作为优选的技术方案，各组分重量含量为：硬脂酸甘油酯100份、异构醇聚氧乙烯醚18-22份、六偏磷酸钠8-12份、碱3-7份、分散剂0.8-1.2份、水110-130份。
进一步地，所述步骤2中升温至85-90℃，搅拌速度为1000-5000r/min。
优选地，所述步骤2中升温至85℃，搅拌速度为1000-1500r/min。
进一步地，所述步骤3加入分散剂，搅拌均匀后，再通过高压均质机均质。高压均质机的压力为20-30Mpa，优选20Mpa。
本发明的第二个方面是提供一种上述方法制备的高固含低粘度水性润滑剂。
进一步地，所述高固含低粘度水性润滑剂的重量固含量40％-60％，在25℃时的粘度为50-250mPa·s，pH值为7-10。
上述方法制得用于造纸涂料的高固含低粘度水性润滑剂，使用本润滑剂时可以不用稀释，直接在涂料配制过程中加入，加入量为绝干颜料的0.2-0.5％。
与现有的技术相比，本用于造纸涂料的高固含量水性润滑剂及其制备方法的优点在于：设计合理、工艺简单、成本低、能改善涂料的流变性、固含量高、润滑效果好、粘度低，使用时无需稀释。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。各原料如无特别说明，均为常规市售产品。
实施例1
步骤1，在85℃情况下，将100g硬脂酸甘油酯熔融，备用；
步骤2，将20g异构醇聚氧乙烯醚、10g六偏磷酸钠、5g二乙醇胺和120g去离子水加入反应釜中，混合均匀，溶解完全，升温至85℃；高速搅拌(1000r/min)下加入步骤1中的硬脂酸甘油酯的熔融液，搅拌15分钟；
步骤3，加入1g木质素磺酸钠，继续搅拌10分钟，通过高压均质机20Mpa均质一遍，用100目筛网过滤出料；
步骤4，降温到25℃，所得的水性润滑剂的重量固含量53.10wt％，粘度56mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH＝7.16(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例2
步骤1，在95℃情况下，将100g硬脂酸甘油酯熔融，备用；
步骤2，将50g异构醇聚氧乙烯醚、30g六偏磷酸钠、20g氢氧化钠和150g去离子水加入反应釜中，混合均匀，溶解完全，升温至95℃；高速搅拌(5000r/min)下加入步骤1中的硬脂酸甘油酯的熔融液，搅拌30分钟；
步骤3，加入2g亚甲基双萘磺酸钠，继续搅拌10分钟，通过高压均质机20Mpa均质一遍，用100目筛网过滤出料；
步骤4，降温到25℃，所得的水性润滑剂的重量固含量57.15wt％，粘度121mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH＝8.64(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例3
步骤1，在90℃情况下，将100g硬脂酸甘油酯熔融，备用。
步骤2，将40g异构醇聚氧乙烯醚、20g六偏磷酸钠、5g氢氧化钾、5g三亚乙基二胺和115g去离子水加入反应釜中，混合均匀，溶解完全，升温至90℃；高速搅拌(3000r/min)下加入步骤1中的硬脂酸甘油酯的熔融液，搅拌20分钟。
步骤3，加入1g木质素磺酸钠、2g亚甲基双萘磺酸钠，继续搅拌30分钟，通过高压均质机20Mpa均质一遍，用100目筛网过滤出料；
步骤4，降温到25℃，所得的水性润滑剂的重量固含量59.14wt％，粘度210mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH＝9.12(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例4
步骤1，在92℃情况下，将100g硬脂酸甘油酯熔融，备用；
步骤2，将30g异构醇聚氧乙烯醚、15g六偏磷酸钠、6g三乙醇胺、7g氢氧化钠和230g去离子水加入反应釜中，混合均匀，溶解完全，升温至92℃；高速搅拌(4000r/min)下加入步骤1中的硬脂酸甘油酯的熔融液，搅拌10分钟；
步骤3，加入1g木质素磺酸钠、1g亚甲基双萘磺酸钠，1g萘磺酸钠甲醛聚合物继续搅拌20分钟，通过高压均质机20Mpa均质一遍，用100目筛网过滤出料；
步骤4，降温到25℃，所得的水性润滑剂的重量固含量40.55wt％，粘度111mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH＝9.55(使用PHS-3C精密pH计测得)。
对比例1
步骤3中不加入分散剂，也不通过高压均质机均质，直接用100目筛网过滤出料，其他同实施例1。
对比例2
步骤3中不加入分散剂，也不通过高压均质机均质，直接用100目筛网过滤出料，其他同实施例2。
对比例3
步骤3中不加入分散剂，也不通过高压均质机均质，直接用100目筛网过滤出料，其他同实施例3。
对比例4
步骤3中不加入分散剂，也不通过高压均质机均质，直接用100目筛网过滤出料，其他同实施例4。
对比例5
步骤3加入分散剂后仅采用常规混合，未采用高压均质机均质，其他同实施例1。
对比例6
除分散剂用聚丙烯酸钠分散剂替换外，其他制备工艺同实施例1。
步骤1，在85℃情况下，将100g硬脂酸甘油酯熔融，备用；
步骤2，将20g异构醇聚氧乙烯醚、10g六偏磷酸钠、5g二乙醇胺和120g去离子水加入反应釜中，混合均匀，溶解完全，升温至85℃；高速搅拌(1000r/min)下加入步骤1中的硬脂酸甘油酯的熔融液，搅拌15分钟；
步骤3，加入1g聚丙烯酸钠，继续搅拌10分钟，通过高压均质机20Mpa均质一遍，用100目筛网过滤出料；
步骤4，降温到25℃，所得的水性润滑剂的重量固含量53.04wt％，粘度495mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH＝8.76(使用PHS-3C精密pH计测得)。
对比例7
除分散剂用硬脂酸钠替换外，其他制备工艺同实施例1。
步骤1，在85℃情况下，将100g硬脂酸甘油酯熔融，备用；
步骤2，将20g异构醇聚氧乙烯醚、10g六偏磷酸钠、5g二乙醇胺和120g去离子水加入反应釜中，混合均匀，溶解完全，升温至85℃；高速搅拌(1000r/min)下加入步骤1中的硬脂酸甘油酯的熔融液，搅拌15分钟；
步骤3，加入1g硬脂酸钠，继续搅拌10分钟，通过高压均质机20Mpa均质一遍，用100目筛网过滤出料；
步骤4，降温到25℃，所得的水性润滑剂的重量固含量53.15wt％，粘度361mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH＝9.05(使用PHS-3C精密pH计测得)。
各实施例和对比例的固含量及粘度指标如表1所示：
表1纸样性能指标
从以上实验数据可以看出，本发明在润滑剂合成中加入特定的分散剂，并经过均质后，可以在提高润滑剂固含量的同时显著降低润滑剂的粘度，因此在应用于造纸涂料过程中无需稀释可直接添加，提高了使用便捷性。
应用实施例
将上述实施例1-4和对比例1-7制得的润滑剂，按下述配方配制涂料：
95级重质碳酸钙 400g
巴西瓷土 100g
丁苯胶乳(干重) 50g
润滑剂(干重) 2g
去离子水适量，调整涂料重量固含量为65％。
实验过程：
1)将95级重质碳酸钙、巴西瓷土和适量去离子水加入高速分散机，搅拌均匀后高速分散20-30min，至细度合格，低速下加入胶乳，润滑剂，搅拌均匀后，出料，100目筛网过滤；
2)将采用实施例1-4和对比例1-4配制的涂料用10#涂布棒在75g/m2铜版原纸上进行涂布，涂布量15g/m2，备用；
3)涂布压光条件：分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次(0.3Mpa,85℃)，备用。
采用国标的方法对于纸张进行涂布性能测试：
判定标准：平滑度及光泽度越大效果越好。
测定结果见表2所示：
表2纸样性能指标
从上述应用结果可以看出：使用本发明制备的润滑剂，应用于涂布纸的造纸涂料，能明显改善涂布纸的平滑度及光泽度，润滑效果好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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