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CN111485450A - 一种高熔点akd施胶剂的制备方法 - Google Patents

一种高熔点akd施胶剂的制备方法 Download PDF

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CN111485450A
CN111485450A CN202010351853.5A CN202010351853A CN111485450A CN 111485450 A CN111485450 A CN 111485450A CN 202010351853 A CN202010351853 A CN 202010351853A CN 111485450 A CN111485450 A CN 111485450A
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CN
China
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acid chloride
solvent
akd
catalyst
fatty acid
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CN202010351853.5A
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施晓旦
尹东华
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Jining Mingsheng New Material Co ltd
Original Assignee
Jining Mingsheng New Material Co ltd
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种高熔点AKD施胶剂的制备方法,包括如下步骤:将高级脂肪酸酰氯和第一溶剂混合后,加热使其完全溶解,得到高级脂肪酸酰氯混合液;将催化剂和第二溶剂混合均匀,得催化剂混合液;将所述高级脂肪酸酰氯混合液加入所述催化剂混合液中充分反应,得到反应液;将所述反应液与酸混合,萃取并分离油相;将所述油相导入薄膜蒸发器中,减压去除溶剂,得到高熔点AKD施胶剂。本发明采用高级复合脂肪酸酰氯,可以兼具传统AKD与高碳AKD两者的性能特点,相对传统AKD,具有疏水效果好,施胶性强的优势;相对高碳AKD具有原料来源广泛、工艺成熟、更易乳化的优势。本发明方法可获得高纯度产品,熔点较普通AKD施胶剂高。

Description

一种高熔点AKD施胶剂的制备方法
技术领域
本发明涉及AKD施胶剂制备领域,尤其涉及一种高熔点AKD施胶剂的制备方法。
背景技术
烷基烯酮二聚体(AlkylKeteneDimers),简称AKD,是一种优良的中性反应型合成施胶剂,是目前国内造纸厂最有效成熟的中性施胶剂产品。
AKD分子中含有疏水基团和反应活性基团。施胶时,反应活性基团与纤维的羰基发生酯化反应,形成共价键结合,在纤维表面形成一层稳定的薄膜,此时疏水基团(长链烷基)转向纤维表面之外,使纸获得憎液性能。
在AKD蜡的生产原料中,脂肪酸的碳链越长,产品熔点越高,AKD产生的疏水性越强,施胶效果越好,所以在一些特种需求的纸型中,高熔点AKD有着不可取代的作用。
现有技术所公开的AKD制备工艺中,关于高熔点AKD的制备方法表述较少,偶有文献中提及,也是理论推论,没有成熟的工艺叙述。
发明内容
本发明旨在提供一种高熔点AKD施胶剂的制备方法,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:
一种高熔点AKD施胶剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,将高级脂肪酸酰氯和第一溶剂混合后,加热使其完全溶解,得到高级脂肪酸酰氯混合液;
步骤二,将催化剂和第二溶剂混合均匀,得催化剂混合液;
步骤三,将所述高级脂肪酸酰氯混合液加入所述催化剂混合液中充分反应,得到反应液;
步骤四,将所述反应液与酸混合,萃取并分离油相;
步骤五,将所述油相导入薄膜蒸发器中,减压去除溶剂,得到所述高熔点AKD施胶剂。
优选的,所述高级脂肪酸酰氯选自软脂酰氯、油酸酰氯、亚油酸酰氯、硬脂酰氯、花生酸酰氯、山嵛酰氯中的至少一种。优选硬脂酰氯、花生酸酰氯、山嵛酰氯。
优选的,所述催化剂为有机碱,优选吡啶、三乙胺、DMF中的至少一种。
优选的,所述高级脂肪酸酰氯和催化剂的质量比为1:0.3-0.6。
优选的,步骤一的加热温度为30-80℃,;步骤一中高级脂肪酸酰氯和第一溶剂的质量比为1:0.5-1.2;所述第一溶剂选自甲苯、二甲苯、邻二氯苯中的至少一种。
优选的,步骤二中所述第二溶剂选自甲苯、二甲苯、邻二氯苯中的至少一种;所述催化剂和第二溶剂的质量比为1:1.5-4;
进一步优选的,所述催化剂、第一溶剂和第二溶剂的含水量均不大于0.2wt%。
优选的,步骤三的反应温度为50-80℃,所述高级脂肪酸酰氯混合液通过计量泵缓慢滴加。
优选的,步骤四中所述酸选自盐酸、硫酸、醋酸中的至少一种,最好是稀酸,例如质量分数为1-10%的酸,最好是质量分数5%的盐酸。酸和反应液的体积比为1:4,萃取时混合液温度控制在65-75℃,最好是70℃。
进一步优选的,步骤四中,将所述反应液与酸混合后,先静置分液至界面清晰,分出下层水相;然后在上层油相中继续加入所述反应液体积四分之一的酸,洗涤上层油相,并分出水相;重复上述步骤,直至下层水相澄清,并分出水相,得到萃取后的油相。
优选的,步骤五中,薄膜蒸发器可以是降膜蒸发器或刮膜蒸发器;减压蒸馏的真空度控制在-0.08~-0.05MPa,温度控制在120℃。
通过上述制备方法得到的所述高熔点AKD施胶剂,酸值≤5mg/KOHg,碘值≥40gI2/100g,熔点≥55℃。
本发明所述制备方法中热熔釜内的酰氯原料通过预先一定比例溶剂可以有效降低熔化温度,节省能源,同时降低原料滴加入合成釜时的温度,使合成过程中更容易控制反应过程,提升生产效率。通过计量泵滴加原料的方式,可以保持滴加速度平稳,避免因反应速度不均衡造成的物料温度分布不均衡,从而保证产品的质量。同时始终保持反应液温度为50-80℃,在产率、速度和质量上找出平衡点,只有这样的条件才能保证反应充分进行,副产物较少,产品质量较高。制备方法在实施过程中,严格控制甲苯、三乙胺的含水量,水分控制在0.2%范围之内。5%的稀盐酸预先加热至70℃,可以大大节约能源。
本发明采用高级脂肪酸酰氯为原料,以有机碱为催化剂,聚合成高熔点AKD施胶剂。选用高级复合脂肪酸酰氯,可以兼具传统AKD与高碳AKD两者的性能特点,相对传统AKD,具有疏水效果好,施胶性强的优势;相对高碳AKD具有原料来源广泛、工艺成熟、更易乳化的优势。
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。
实施例1
将200g花生酸酰氯投入1L四口烧瓶中,加入100g二甲苯,加热至40℃,待大部分酰氯溶解后,开启搅拌,直至所有固体溶解完全,并保持在40℃;取另一1L四口烧瓶,加入80g三乙胺,100g二甲苯,开启搅拌;通过恒压滴液漏斗滴加上步制得的酰氯溶液至反应瓶中,控制温度在80℃;滴加完毕后,搅拌条件下,继续保温2小时;反应瓶中加入反应液体积四分之一的5%稀盐酸,搅拌;反应液全部倒入梨形分液漏斗中,静置分液至界面清晰,分出下层水相;继续倒入料液四分之一比例的稀盐酸于梨形分液漏斗中,洗涤上层油相;重复上述步骤,直至下层水相澄清,并分出水相;油相导入薄膜蒸发器中,在-0.08MPa,120℃条件下去除二甲苯溶剂,冷却后得到最终产品。
实施例2
将200g山嵛酰氯投入1L四口烧瓶中,加入80g甲苯,加热至50℃,待大部分酰氯溶解后,开启搅拌,直至所有固体溶解完全,并保持在50℃;取另一1L四口烧瓶,加入70g吡啶,100g甲苯,开启搅拌;通过恒压滴液漏斗滴加上步制得的酰氯溶液至反应瓶中,控制温度在75℃;滴加完毕后,搅拌条件下,继续保温2小时;反应瓶中加入反应液体积四分之一的5%稀盐酸,搅拌;反应液全部倒入梨形分液漏斗中,静置分液至界面清晰,分出下层水相;继续倒入料液四分之一比例的稀盐酸于梨形分液漏斗中,洗涤上层油相;重复上述步骤,直至下层水相澄清,并分出水相;油相导入薄膜蒸发器中,在-0.08MPa,120℃条件下去除甲苯溶剂,冷却后得到最终产品。
实施例3
将100g山嵛酰氯,100g硬脂酰氯投入1L四口烧瓶中,加入50g甲苯,加热至30℃,待大部分酰氯溶解后,开启搅拌,直至所有固体溶解完全,并保持在30℃;取另一1L四口烧瓶,加入75gDMF,200g二甲苯,开启搅拌;通过恒压滴液漏斗滴加上步制得的酰氯溶液至反应瓶中,控制温度在65℃;滴加完毕后,搅拌条件下,继续保温1小时;反应瓶中加入反应液体积四分之一的5%稀硫酸,搅拌;反应液全部倒入梨形分液漏斗中,静置分液至界面清晰,分出下层水相;继续倒入料液四分之一比例的稀硫酸于梨形分液漏斗中,洗涤上层油相;重复上述步骤,直至下层水相澄清,并分出水相;油相导入薄膜蒸发器中,在-0.08MPa,120℃条件下去除溶剂,冷却后得到最终产品。
实施例4
将100g山嵛酰氯,50g硬脂酰氯,50g花生酸酰氯投入1L四口烧瓶中,加入75g邻二氯苯,加热至40℃,待大部分酰氯溶解后,开启搅拌,直至所有固体溶解完全,并保持在40℃;取另一1L四口烧瓶,加入73g三乙胺,180g甲苯,开启搅拌;通过恒压滴液漏斗滴加上步制得的酰氯溶液至反应瓶中,控制温度在70℃;滴加完毕后,搅拌条件下,继续保温2小时;反应瓶中加入反应液体积四分之一的5%稀醋酸,搅拌;反应液全部倒入梨形分液漏斗中,静置分液至界面清晰,分出下层水相;继续倒入料液四分之一比例的稀醋酸于梨形分液漏斗中,洗涤上层油相;重复上述步骤,直至下层水相澄清,并分出水相;油相导入薄膜蒸发器中,在-0.08MPa,120℃条件下去除溶剂,冷却后得到最终产品。
对比例
传统的1840型AKD在1L四口烧瓶,加入85g三乙胺,180g甲苯,开启搅拌;通过恒压滴液漏斗滴加200g硬脂酰氯溶液至反应瓶中,控制温度在70℃;滴加完毕后,搅拌条件下,继续保温2小时;反应瓶中加入反应液体积四分之一的5%稀盐酸,搅拌;反应液全部倒入梨形分液漏斗中,静置分液至界面清晰,分出下层水相;继续倒入料液四分之一比例的稀盐酸于梨形分液漏斗中,洗涤上层油相;重复上述步骤,直至下层水相澄清,并分出水相;油相导入薄膜蒸发器中,在-0.08MPa,120℃条件下去除溶剂,冷却后得到最终产品。
产品性能见表1:
表1产品性能指标
样品 纯度(%) 酸值(mg/KOHg) 碘值(gI<sub>2</sub>/100g) 熔点(℃)
实施例1 92.51 3.4 44.02 61.2
实施例2 91.34 2.9 42.59 64.8
实施例3 92.36 3.7 45.17 55.7
实施例4 90.15 4.1 43.19 58.3
对比例1 88.5 3.7 46.05 50.9
根据上表可以看出,通过本发明制备方法得到的AKD产品熔点高、纯度好。
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。

Claims (10)

1.一种高熔点AKD施胶剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,将高级脂肪酸酰氯和第一溶剂混合后,加热使其完全溶解,得到高级脂肪酸酰氯混合液;
步骤二,将催化剂和第二溶剂混合均匀,得催化剂混合液;
步骤三,将所述高级脂肪酸酰氯混合液加入所述催化剂混合液中充分反应,得到反应液;
步骤四,将所述反应液与酸混合,萃取并分离油相;
步骤五,将所述油相导入薄膜蒸发器中,减压去除溶剂,得到所述高熔点AKD施胶剂。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高级脂肪酸酰氯选自软脂酰氯、油酸酰氯、亚油酸酰氯、硬脂酰氯、花生酸酰氯、山嵛酰氯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化剂为有机碱。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述催化剂选自吡啶、三乙胺、DMF中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高级脂肪酸酰氯和催化剂的质量比为1:0.3-0.6。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一的加热温度为30-80℃;步骤一中高级脂肪酸酰氯和第一溶剂的质量比为1:0.5-1.2;所述第一溶剂选自甲苯、二甲苯、邻二氯苯中的至少一种;步骤二中所述第二溶剂选自甲苯、二甲苯、邻二氯苯中的至少一种;所述催化剂和第二溶剂的质量比为1:1.5-4;步骤三的反应温度为50-80℃,所述高级脂肪酸酰氯混合液通过计量泵缓慢滴加。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化剂、第一溶剂和第二溶剂的含水量均不大于0.2wt%。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤四中所述酸选自盐酸、硫酸、醋酸中的至少一种,质量分数为1-10%。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤四中萃取时混合液温度控制在65-75℃。
10.权利要求1-9任一项所述方法制备的高熔点AKD施胶剂,其特征在于,所述高熔点AKD施胶剂的酸值≤5mg/KOHg,碘值≥40gI2/100g,熔点≥55℃。
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