(10)申请公布号 CN 102206350 A
(43)申请公布日 2011.10.05C N 102206350 A
*CN102206350A*
(21)申请号 201110076881.1
(22)申请日 2011.03.29
C08J 3/05(2006.01)
C08L 23/30(2006.01)
(71)申请人湖南科技大学
地址411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2
号
(72)发明人刘清泉
(74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所
43108
代理人宋向红
(54)发明名称
(57)摘要
本发明属于化工领域，具体涉及一种以单一
乳化剂制备离子型氧化聚乙烯蜡乳液的方法。本
发明的方法是：往高压反应釜中，按一定质量配
比加入氧化聚乙烯蜡即AC-629、离子型乳化剂、
乳化助剂、焦亚硫酸钠和去离子水后，加盖密封；
在高温高压下，一步法将高熔点AC-629蜡乳化
成离子型乳液。乳化的温度为130~150℃、压力
为1.5~17.0MPa ，离子型乳化剂的用量为AC-629
用量的18~26%。通过改变这些乳化条件，可将产
物的平均粒径控制在65~200nm 之间；通过改变
AC-629的用量，可将产物的固含量控制在30~40%
之间。本发明工艺简单，且仅使用一种非离子型乳
化剂，降低了OPE 乳液的生产成本。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 4 页
1.一种以单一乳化剂制备离子型氧化聚乙烯蜡乳液的方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：
（1）往高压反应釜中，按一定质量配比加入氧化聚乙烯蜡即AC-629、离子型乳化剂、乳化助剂、焦亚硫酸钠和去离子水后，加盖密封；其中，各组分的质量百分含量分别是：去离子水60～69%，氧化聚乙烯蜡25～34%，离子型乳化剂5.0～7.0%，乳化助剂0. 5～1.5%，焦亚硫酸钠0.05～0.2%；
（2）通入高压氮气，使釜内压力升至1.0～12.0MPa，然后缓慢升温至130～150℃，温度达到平衡后，釜内的压力为1.5～17.0Mpa；
（3）釜内的温度和压力达到平衡后，以200～800转/min的速度搅拌0.5～1.5h；
（4）乳化完成后，打开冷却水，保持原有的搅拌速度，使体系的温度快速下降至40～50℃，打开放空阀卸至常压，开盖、出料，即得到离子型OPE蜡乳液。
2.根据权利要求1所述的以单一乳化剂制备离子型氧化聚乙烯蜡乳液的方法，其特征在于：所述离子型乳化剂是阳离子型乳化剂，是十八烷基三甲基氯化铵即1831、十八烷基二甲基苄基氯化铵即1827、辛基三
甲基溴化铵季铵盐、二癸基二甲基溴化铵、N-油酰基-N',N''-二乙基乙二胺盐酸盐即Sapamine CH、N-油酰基-N',N''-二乙基乙二胺乳酸盐即Sapamine HX和N-油酰基-N',N''-二乙基乙二胺甲酯盐即Sapamine MS中的一种。
3.根据权利要求1所述的以单一乳化剂制备离子型氧化聚乙烯蜡乳液的方法，其特征在于：所述离子型乳化剂是阴离子型乳化剂，是十二烷基硫酸钠即K12、硬脂酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠、月桂醇聚氧乙烯（3）醚硫酸钠即AES、十六十八醇磷酸酯钾盐即C1618、脂肪醇醚磷酸酯钾盐即MOA3PK、脂肪醇醚磷酸酯钾盐即MOA-3PK、酚醚磷酸酯钾盐即NP-10PK、异十三醇醚（6）磷酸酯钾盐和月桂基磷酸酯钾盐即MA24PK中的一种。
4.根据权利要求1或2或3所述的以单一乳化剂制备离子型氧化聚乙烯蜡乳液的方法，其特征在于：所述乳化助剂为二乙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、丙三醇、二甘醇、二甘油、聚乙二醇200、聚乙二醇400和聚乙二醇600中的一种。
一种以单一乳化剂制备离子型氧化聚乙烯蜡乳液的方法
技术领域
[0001] 本发明属于化工领域，具体涉及一种以单一乳化剂制备离子型氧化聚乙烯（OPE）蜡乳液的方法，该OPE蜡乳液可应用于皮革、地板、汽车、家具、造纸、纺织等领域。
背景技术
[0002] 蜡是一种具有很强内聚力的油性有机物，不溶于水。蜡乳液是通过加入乳化剂降低油水两相的表面张力，使蜡均匀地分散在水中，借助乳化剂的定向吸附作用，在外力的作用下形成乳状液。蜡乳液是蜡产品应用的主要形式之一，具有性能稳定、细腻、成膜均匀、强疏水性、无毒、无腐蚀、便于储存、使用方便等特点，且易与其它水溶性的物质或水性乳液复配使用。因此，蜡乳液的应用范围非常广泛，如汽车或地板上光、水果或蔬菜保鲜、涂料油墨、木材加工防水、皮革涂饰、造纸润滑、纺织、建材防水等。
[0003] 氧化聚乙烯（OPE）蜡是分子链上含有羟基和羧基的低聚合度聚乙烯，即低相对分子质量聚乙烯，相对分子质量约在1000至4000之间。OPE蜡乳液形成的蜡膜光泽度高，硬度大，手感好，且耐久性优良，可以替代昂贵的动物蜡乳液，广泛应用于皮革、地板、汽车、家具、造纸、纺织等领域，还应用于水果蔬菜的保鲜。氧化聚乙烯蜡乳液在使用时无需加热熔融或使用有机溶剂溶解，其成膜均匀，覆盖性好，具有防水和润滑的共性，又具有诸如油性、粘性、脆性、韧性、熔性和光泽性等方面的特性，并易于与其他物质的水溶液或乳状液复合使用。
[0004] 中国专利CN200410013234.6公开了以OPE蜡为主要原料制备造纸涂布专用润滑剂的生产工艺，该专利技术需分别制备A组分、B组分和C组分，然后按一定比例将这三组分均质乳化，可获得粘度≤30
mpa.s、固含量为25%、且乳液稳定性良好的OPE蜡乳液，但该技术需要用到多种化工原料，如烷基酚聚氧乙烯醚-10、山梨醇酐单油酸酯、硅酮、吗啉、三偏磷酸钠等，且工艺较复杂。
[0005] 中国专利CN200810028743.4公开了以异构十三碳脂肪醇聚氧乙烯醚与仲醇乙氧基化合物为复配乳化剂，添加少量氢氧化钾、亚硫酸氢钠，在2~3个大气压下制备了OPE蜡乳液，产品的固含量可达35~45%，乳胶粒子的粒径为0.06~0.12mm。
[0006] 中国专利CN200910021452.7公开了阳-阳离子改性OPE蜡乳液的制备方法，该专利技术首先对OPE蜡进行改性，然后以阳-阳离子复合乳化剂对其进行乳化，产品的固含量低于30%，且生产工艺较复杂。
[0007] 中国专利CN200910021455.0公开了一种OPE蜡改性制备阴-阳离子乳液的方法，该专利技术首先对OPE蜡进行改性，然后以阴-阳离子复合乳化剂对其进行乳化，产品的固含量低于30%，且生产工艺也较复杂。
[0008] 由此可见，目前国内专利所公开的OPE蜡乳液的制备方法中，均用到两种或两种以上的乳化剂，且工艺较为复杂，不利于大规模生产。而在诸如皮革、地板、汽车、家具、造纸、纺织等不同领域的应用中，需要用到具有不同平均粒径的（35~200nm）、或不同性质的（如非、阳、阴离子型）OPE蜡乳液。因此，为满足OPE蜡乳液在不同领域中的应用需求，简化
其生产工艺、降低生产成本、制备平均粒径可调的、绿环保的产品显得尤为重要。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于针对现在技术中存在的不足，提供一种采用一次加料的方式，以单一乳化剂在高温高压下制备平均粒径可调的离子型OPE蜡乳液的方法，既简化了生产工艺，又降低了生产成本。
[0010] 本发明方法包括如下顺序的步骤：
（1）往高压反应釜中，按一定质量配比加入氧化聚乙烯蜡即AC-629、离子型乳化剂、乳化助剂、焦亚硫酸钠和去离子水后，加盖密封；其中，各组分的质量百分含量分别是：去离子水60~69%，氧化聚乙烯蜡25~34%，离子型乳化剂5.0~7.0%，乳化助剂0. 5~1.5%，焦亚硫酸钠0.05~0.2%；
（2）通入高压氮气，使釜内压力升至1.0~12.0MPa，然后缓慢升温至130~150℃，温度达到平衡后，釜内的压力为1.5~17.0Mpa，此时的压力与起始压力和高压釜的装满度有关；
（3）釜内的温度和压力达到平衡后，以200~800转/min的速度搅拌0.5~1.5h；
（4）乳化完成后，打开冷却水，保持原有的搅拌速度，使体系的温度快速下降至40~50℃，打开放空阀卸至常压，开盖、出料，即得到离子型OPE蜡乳液。
[0011] 更具体地说，所述离子型乳化剂是阳离子型乳化剂，是十八烷基三甲基氯化铵即1831、十八烷基二甲基苄基氯化铵即1827、辛基三甲基溴化铵季铵盐、二癸基二甲基溴化铵、N-油酰基-N',N''-二乙基乙二胺盐酸盐即Sapamine CH、N-油酰基-N',N''-二乙基乙二胺乳酸盐即Sapamine HX和N-油酰基-N',N''-二乙基乙二胺甲酯盐即Sapamine MS 中的一种。
[0012] 所述离子型乳化剂是阴离子型乳化剂，是十二烷基硫酸钠即K12、硬脂酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠、月桂醇聚氧乙烯（3）醚硫酸钠即AES、十六十八醇磷酸酯钾盐即C1618、脂肪醇醚磷酸酯钾盐即MOA3PK、脂肪醇醚磷酸酯钾盐即MOA-3PK、酚醚磷酸酯钾盐即NP-10PK、异十三醇醚（6）磷酸酯钾盐和月桂基磷酸酯钾盐即MA24PK中的一种。
[0013] 所述乳化助剂为二乙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、丙三醇、二甘醇、二甘油、聚乙二醇200、聚乙二醇400和聚乙二醇600中的一种。
[0014] 本发明方法制备的OPE蜡乳液，固含量在30~40%之间可调，粒径在65~200nm之间可控，粘度范围是30～240 mPa·S。并且，通过加入阳离子型乳化剂和阴离子型乳化剂，能分别制得阳离子型OPE蜡乳液和阴离子型OPE蜡乳液，以适应不同领域对不同性质的OPE 蜡乳液的需求。该OPE蜡乳液采用了高压乳化法一步制备，工艺简单，且仅使用一种离子型乳化剂，降低了OPE蜡乳液的生产成本。
具体实施方式
[0015] 本发明采用一种离子型乳化剂，同时加上少量的乳化助剂和Na2S2O5，在高温高压下，一步法将高熔点AC-629蜡乳化成离子型乳液。乳化的温度为130~150℃、压力为1.5~17.0MPa，离子型乳化剂的用量为AC-629用量的18~26%。通过改变这些乳化条件，可将产物的平均粒径控制在65~200nm之间；通过改变AC-629的用量，可将产物的固含量控制在30~40%之间，乳液的粘度范围是30～240mPa·S。在制备OPE蜡乳液的过程中，各配料的
质量百分数分别是：去离子水60~69%，氧化聚乙烯蜡25~34%，离子型乳化剂5.0~7.0%，乳化助剂0. 5~1.5%，焦亚硫酸钠0.05~0.2%。
[0016] 下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。
[0017] 实例1：
本实例中，具体采用的各组分的质量百分含量如下：
去离子水69%
AC-62925%
SapamineCH 5.4%
二乙醇胺0.5%
Na
2S
2
O
5
0.1%
具体操作步骤如下：
1）在500mL的高压反应釜内按上述比例加入各种反应原料，所有反应原料的质量总和350g，紧固釜盖密封；
2）向釜体内通入高压氮气，使其压力升至8.5Mpa，缓慢升温至150℃的同时低度搅拌，此时压力为13.5MPa；
3）将温度保持在150±5℃，相应的压力为13.5±0.5MPa，以500转/min的速度搅拌0.5h；
4）乳化完成后，打开冷却水，使体系的温度快速下降至50℃（≥10℃/min），打开高压釜的放空阀卸至常压，开盖、出料，即得到阳离子型OPE蜡乳液。
[0018] 该OPE乳液的固含量为31%，平均粒径65nm，粘度36 m mPa·S，外观为泛淡黄光的乳白乳液。该乳液经转速为3000rpm的离心测试后，没出现分层现象；常温下放置半年后，无沉淀或分层现象。
[0019] 实例2：
本实例中，具体采用的各组分的质量百分含量如下：
去离子水64.9%
AC-62928.0%
AES 6.0%
二甘油 1.0%
Na
2S
2
O
5
0.1%
具体操作步骤如下：
1）在500mL的高压反应釜内按上述比例加入各种反应原料，所有反应原料的质量总和350g，紧固釜盖密封；
2）向釜体内通入高压氮气，使其压力升至5.0Mpa，缓慢升温至145℃的同时低度搅拌，此时压力为8.5MPa；
3）将温度保持在145±5℃，相应的压力为8.5±0.5MPa，以300转/min的速度搅拌0.5h；
4）乳化完成后，打开冷却水，使体系的温度快速下降至50℃（≥10℃/min），打开高压釜的放空阀卸至常压，开盖、出料，即得到阴离子型OPE蜡乳液。
[0020] 该OPE乳液的固含量为35%，平均粒径108nm，粘度129 mPa·S，外观为泛淡黄光的乳白乳液。该乳液经转速为3000rpm的离心测试后，没出现分层现象；常温下放置半年后，无沉淀或分层现象。
[0021] 实例3：
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