本發明屬于化工添加劑技術領域，尤其涉及一種水溶性硬脂酸鈣分散液及其制備方法。
背景技術：
硬脂酸鈣分散液是由硬脂酸鈣配以一定量的分散劑和穩定劑，采用分散工藝分散在水中而成的均一分散體。硬脂酸鈣分散液作為涂布紙的涂料潤滑劑，早在80年代初期就在我國的造紙行業中應用，北京市化工研究院是國內最早開展這一研究的單位。現在，硬脂酸鈣分散液在紙張涂布潤滑劑領域中已占據重要的地位。
目前，市面上流通的硬脂酸鈣分散液普遍存在著固含量低、粘度高、穩定性差、乳化劑用量大、需添加尿素等刺激性物質降低粘度等問題。因此，如何合理選擇合成原料及配比、工藝，實現在低乳化劑用量和不添加刺激性物質的條件下獲得高固含量、低粘度、穩定性優異的水溶性硬脂酸鈣分散液，是目前亟待解決的技術難題。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種水溶性硬脂酸鈣分散液及其制備方法，本發明提供的水溶性硬脂酸鈣分散液的固含量高、粘度低、穩定性好、乳化劑用量少，且不添加刺激性物質。
本發明提供了一種水溶性硬脂酸鈣分散液，以重量份數計，包括以下組分：
所述聚氧乙烯醚包括異構十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚；
所述聚氧乙烯醚鈉鹽包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸鈉。
優選的，所述聚氧乙烯醚的聚合度為8～12。
優選的，所述聚氧乙烯醚鈉鹽的聚合度為2～6。
優選的，所述分散劑包括甘油、二甘醇和抗凍分散劑bp-995中的一種或多種。
優選的，所述消泡劑包括聚醚改性硅油消泡劑和/或水溶性硅烷類消泡劑。
優選的，所述ph調節劑包括氫氧化鈣。
本發明提供了一種上述技術方案所述水溶性硬脂酸鈣分散液的制備方法，包括以下步驟：
a)、將硬脂酸鈣、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚鈉鹽、油酸、分散劑、消泡劑、ph調節劑和水混合后研磨，得到水溶性硬脂酸鈣分散液。
優選的，所述步驟a)具體包括：
a1)、將聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚鈉鹽、分散劑、ph調節劑和油酸與部分水混合，得到第一混合物；
a2)、將所述第一混合物與硬脂酸鈣混合，得到第二混合物；
a3)、將所述第二混合物與余量的水混合后進行研磨，得到水溶性硬脂酸鈣分散液。
優選的，步驟a1)中，水的用量為總水量的60～80wt％。
優選的，步驟a2)中，所述混合的攪拌速率為800～1000r/min；所述混合的時間為8～15min。
與現有技術相比，本發明提供了一種水溶性硬脂酸鈣分散液及其制備方法。本發明提供的水溶性硬脂酸鈣分散液，以重量份數計，包括以下組分：硬脂酸鈣250～400份；聚氧乙烯醚8～15份；聚氧乙烯醚鈉鹽8～20份；油酸20～25份；分散劑1～5份；消泡劑0～5份；ph調節劑1～5份；水400～550份；所述聚氧乙烯醚包括異構十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚；所述聚氧乙烯醚鈉鹽包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸鈉。本發明以特定種類的聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚鈉鹽作為乳化劑，在此基礎上通過對水溶性硬脂酸鈣分散液的組成成分和各成分含量進一步優化，獲得了固含量高、粘度低且穩定性好的水溶性硬脂酸鈣分散液。該分散液的乳化劑用量少，同時不添加刺激性物質。實驗結果表明，本發明提供的水溶性硬脂酸鈣分散液的粘度為30～120cp(25℃)，固含量為40～50％，儲存穩定性良好。
具體實施方式
下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明提供了一種水溶性硬脂酸鈣分散液，以重量份數計，包括以下組分：
所述聚氧乙烯醚包括異構十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚；
所述聚氧乙烯醚鈉鹽包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸鈉。
本發明提供的水溶性硬脂酸鈣分散液包括硬脂酸鈣、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚鈉鹽、油酸、分散劑、消泡劑、ph調節劑和水。其中，所述硬脂酸鈣在分散液中的含量為250～400重量份，具體可為300重量份、310重量份、320重量份、330重量份、340重量份、350重量份、360重量份、370重量份、380重量份或390重量份。
在本發明中，所述聚氧乙烯醚作為分散液的非離子表面活性劑，具體包括異構十三醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。在本發明中，所述聚氧乙烯醚的聚合度優選為8～12，具體可為9、10或11。在本發明中，所述聚氧乙烯醚在分散液中的含量為8～15重量份，具體可為9重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份。
在本發明中，所述聚氧乙烯醚鈉鹽作為分散液的陰離子表面活性劑，具體包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和/或壬基酚聚氧乙烯醚磺酸鈉。在本發明中，所述聚氧乙烯醚鈉鹽的聚合度優選為2～6，具體可為4或5。在本發明提供的一個實施例中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉的牌號為24e2s。在本發明中，所述聚氧乙烯醚鈉鹽在分散液中的含量為8～20份，具體可為9重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份。
在本發明中，油酸的存在有利于硬脂酸鈣粉末的分散；所述油酸在分散液中的含量為20～25重量份，具體可為21重量份、22重量份、23重量份或24重量份。
在本發明中，所述分散劑優選為抗凍分散劑，包括但不限于甘油、二甘醇和抗凍分散劑bp-995中的一種或多種。在本發明中，所述分散劑在分散液中的含量為1～5重量份，具體可為2重量份、3重量份或4重量份。
在本發明中，所述消泡劑包括但不限于聚醚改性硅油消泡劑和/或水溶性硅烷類消泡劑。在本發明中，所述消泡劑在分散液中的含量為0～5重量份，具體可為1重量份、2重量份、3重量份、3.5重量份或4重量份。
在本發明中，所述ph調節劑包括但不限于氫氧化鈣。在本發明中，氫氧化鈣與油酸可生成油酸鈣，可抑制硬脂酸高分散液制備過程泡沫的產生。在本發明中，所述ph調節劑在分散液中的含量為1～5重量份，具體可為2、3、3.5或4重量份。在本發明提供的一個實施例中，通過所述ph調節劑將所述分散液的ph值調節至9～11。
在本發明中，所述水在分散液中的含量為400～550重量份，具體可為410重量份、420重量份、430重量份、440重量份、443重量份、450重量份、460重量份、470重量份、480重量份、490重量份、500重量份、510重量份、520重量份、530重量份或540重量份。
本發明以特定種類的聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚鈉鹽作為乳化劑，在此基礎上通過對水溶性硬脂酸鈣分散液的組成成分和各成分含量進一步優化，獲得了固含量高、粘度低且穩定性好的水溶性硬脂酸鈣分散液。該分散液的乳化劑用量少，同時不添加刺激性、強氧化性或強還原性的物質。在本發明提供的優選技術方案中，分散劑采用抗凍分散劑，可使分散液在低溫下也具有良好的儲存穩定性。實驗結果表明，本發明提供的水溶性硬脂酸鈣分散液的粘度為30～120cp(25℃)，固含量為40～50％，儲存穩定性良好。
本發明提供了一種上述技術方案所述水溶性硬脂酸鈣分散液的制備方法，包括以下步驟：
a)、將硬脂酸鈣、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚鈉鹽、油酸、分散劑、消泡劑、ph調節劑和水混合后研磨，得到水溶性硬脂酸鈣分散液。
在本發明提供的制備方法中，按照配比將硬脂酸鈣、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚鈉鹽、油酸、分散劑、消泡劑、ph調節劑和水混合后研磨即可得到所述水溶性硬脂酸鈣分散液，該過程具體包括：
a1)、先將聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚鈉鹽、分散劑、ph調節劑和油酸與部分水混合，得到第一混合物；
a2)、將所述第一混合物與硬脂酸鈣混合，得到第二混合物；
a3)、將所述第二混合物與余量的水混合后進行研磨，得到水溶性硬脂酸鈣分散液。
在本發明提供的上述制備方法中，步驟a1)中，水的用量優選為總水量的60～80wt％，具體可為70wt％；所述混合的攪拌速度優選為300～500r/min；所述混合的溫度優選為25℃；步驟a1)中對所述混合的時間沒有特別限定，混合均勻即可。步驟a2)中，所述混合的攪拌速率優選為800～1000r/min；所述混合的溫度優選為25℃；所述混合的時間優選為5～15min，具體可為10min。步驟a3)中，所述混合的攪拌速率優選為200～300r/min；所述混合的溫度優選為25℃；所述混合的時間優選為10～30min，具體可為20min；所述研磨的方式優選為超微研磨；所述研磨的時間優選為3～8min，具體可為5min。
本發明提供的制備方法以特定種類的聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚鈉鹽作為乳化劑，在此基礎上通過對水溶性硬脂酸鈣分散液的組成成分和各成分含量進一步優化，獲得了固含量高且粘度低的水溶性硬脂酸鈣分散液。該分散液的乳化劑用量少，同時不添加刺激性、強氧化性或強還原性的物質。本發明提供的制備方法配方簡單，易操作，耗時短，單位時間生產量大，產品硬脂酸鈣含量高，粘度低，易于泵送，儲存穩定性好，使用過程易于分散。在本發明提供的優選技術方案中，采用超微研磨對分散液進行研磨，可顯著降低分散液中顆粒的粒徑，提高顆粒的均勻度，從而進一步提升產品的穩定性和分散性。實驗結果表明，采用本發明提供的方法制備得到的水溶性硬脂酸鈣分散液的粘度為30～120cp(25℃)，固含量為40～50％，篩余(325目)≤0.1％。
為更清楚起見，下面通過以下實施例進行詳細說明。
實施例1
在1l四口燒瓶中，加入310g水，異構十三醇聚氧乙烯醚(n＝8)10.5g，壬基酚聚氧乙烯醚磺酸鈉(n＝4)15g，抗凍分散劑bp-995為3g，油酸22g，氫氧化鈣3.5g，水溶性硅烷類消泡劑(廣東市君鑫化工科技有限公司，byfuell85)3.5g，室溫(25℃)下以300r/min的攪拌速度攪拌使其溶解；待溶解均勻后，加入300g硬脂酸鈣，室溫(25℃)下以800r/min的攪拌速度攪拌10min，使硬脂酸鈣粉末潤濕；之后加入133g的水，室溫(25℃)下以200r/min的攪拌速度攪拌20min，使其混合均勻；最后將上述混合物料在錐體磨中超微研磨5min，所得產品為白色分散液。
所得硬脂酸鈣分散液固含量45％，25℃旋轉粘度37cp，篩余(325目)≤0.1％，ph為10.5。該硬脂酸鈣分散液所含固體中，0.1～10μm的微粒含量為46.63wt％，10～20μm的微粒含量為43.2wt％，20～30μm的微粒含量9.29wt％，30～44μm的微粒含量0.88wt％，40～100μm的微粒含量為0wt％，且粒徑分布呈正態分布，說明該分散液一致性好，粒度分布均勻，使用性能優異。
本實施例制備的硬脂酸鈣分散液儲存一年以上仍未見分層，說明該分散液儲存穩定性優異。
實施例2
在1l四口燒瓶中，加入310g水，異構十三醇聚氧乙烯醚(n＝8)10.5g，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n＝2)15g，甘油3g，油酸22g，氫氧化鈣3.5g，室溫(25℃)下以300r/min的攪拌速度攪拌使其溶解；待溶解均勻后，加入380g硬脂酸鈣，室溫(25℃)下以800r/min的攪拌速度攪拌10min，使硬脂酸鈣粉末潤濕；之后加入133g的水，室溫(25℃)下以200r/min的攪拌速度攪拌20min，使其混合均勻；最后將上述混合物料在錐體磨中超微研磨5min，所得產品為白色分散液。
所得硬脂酸鈣分散液固含量50％，25℃旋轉粘度120cp，篩余(325目)≤0.1％，ph為10.3。該硬脂酸鈣分散液所含固體中，0.1～10μm的微粒含量為56.38wt％，10～20μm的微粒含量為36.78wt％，20～30μm的微粒含量6.37wt％，30～44μm的微粒含量0.46wt％，40～100μm的微粒含量為0.01％，且粒徑分布呈正態分布，說明該分散液一致性好，粒度分布均勻，使用性能優異。
本實施例制備的硬脂酸鈣分散液儲存一年以上仍未見分層，說明該分散液儲存穩定性優異。
實施例3
在1l四口燒瓶中，加入350g水，壬基酚聚氧乙烯醚(n＝10)10.5g，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(牌號：24e2s，廠家：臨沂市蘭山區永泰化工有限公司)為10.5g，二甘醇為3g，聚醚改性硅油(si-x201、萊陽圣邦有機硅科技有限公司)3.5g，油酸22g，氫氧化鈣3.5g，室溫(25℃)下以300r/min的攪拌速度攪拌使其溶解；待溶解均勻后，加入300g硬脂酸鈣，室溫(25℃)下以800r/min的攪拌速度攪拌10min，使硬脂酸鈣粉末潤濕；之后加入150g的水，以200r/min的攪拌速度攪拌20min，使其混合均勻；最后將上述混合物料在錐體磨中超微研磨5min，所得產品為白色分散液。
所得硬脂酸鈣分散液固含量41％，25℃旋轉粘度34cp，篩余(325目)≤0.1％，ph為10.6。該硬脂酸鈣分散液所含固體中，0.1～10μm的微粒含量為50.14wt％，10～20μm的微粒含量為40.43wt％，20～30μm的微粒含量8.53wt％，30～44μm的微粒含量0.90wt％，40～100μm的微粒含量為0wt％，且粒徑分布呈正態分布，說明該分散液一致性好，粒度分布均勻，使用性能優異。
本實施例制備的硬脂酸鈣分散液儲存一年以上仍未見分層，說明該分散液儲存穩定性優異。
對比例1
在1l四口燒瓶中，加入300g水，平平加o-15乳化劑(江蘇海安石油化工廠)8.4g，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(牌號：24e2s，廠家：臨沂市蘭山區永泰化工有限公司)為12g，油酸為17.32g，聚醚改性硅油(si-x201、萊陽圣邦有機硅科技有限公司)2g，抗凍分散劑bp-995為5g，氫氧化鈣2.8g，室溫(25℃)下以300r/min的攪拌速度攪拌使其溶解；待溶解均勻后，加入360g硬脂酸鈣，室溫(25℃)下以800r/min的攪拌速度攪拌10min，使硬脂酸鈣粉末潤濕；之后加入150g的水，以200r/min的攪拌速度攪拌20min，使其混合均勻；最后將上述混合物料在錐體磨中超微研磨5min，所得產品為白色分散液。
所得硬脂酸鈣分散液固含量47.5％，制備完成后所測25℃旋轉粘度70cp，但儲存一天后該硬脂酸鈣分散液即成膏狀物質，儲存穩定性不佳。
對比例2
在1l四口燒瓶中，加入350g水，壬基酚聚氧乙烯醚(n＝10)10.5g，a-烯基磺酸鈉(濟南德喬化工科技有限公司)為10.5g，油酸為22g，聚醚改性硅油(si-x201、萊陽圣邦有機硅科技有限公司)3.5g，抗凍分散劑bp-995為3g，氫氧化鈣3.5g，室溫(25℃)下以300r/min的攪拌速度攪拌使其溶解；待溶解均勻后，加入320g硬脂酸鈣，室溫(25℃)下以800r/min的攪拌速度攪拌10min，使硬脂酸鈣粉末潤濕；之后加入150g的水，以200r/min的攪拌速度攪拌20min，使其混合均勻；最后將上述混合物料在錐體磨中超微研磨5min，所得產品為白色分散液。
所得硬脂酸鈣分散液固含量41.3％，制備完成后所測25℃旋轉粘度33cp，但儲存一天后該硬脂酸鈣分散液分層，儲存穩定性不佳。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。