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在造纸工业生产中,泡沫处理是生产中急需要解决的问题。如洗涤、滤浆、漂白、脱水、抄纸、施胶、涂布等造纸工业生产工序。虽然泡沫有不同程度的存在[1],但出现泡沫是不争的事实,这些泡沫的存在严重地制约着造纸工业的生产以及纸张质量。市场上现有的消泡剂主要分为有机硅消泡剂和非硅消泡剂这两种类型。有机硅消泡剂虽然消泡迅速,但是成本较高、易结硅垢,使其应用受到限制。非硅的矿物油类和硬脂酸丁酯类消泡剂成本低,但是单独使用效果并不理想,尤其在造纸方面对纸张质量的影响明显,而且油基消泡剂污染也较大,所以发展水基消泡剂速度较快。近年来复配技术在消泡剂中的应用发展迅速,在复配技术上开展的研究也越来越多。通过复配,消泡剂的消泡作用大大增强、具有较广的使用范围和生产成本相对低廉等优势。
本文对硬脂酸单甘油酯的合成方法(直接酯化法和基团保护法)及复配非硅类消泡剂技术进行了研究,得到合成硬脂酸单甘油酯的最佳工艺条件,验证了复配非硅类消泡剂的可行性。
本研究测定了合成产物的酸值、皂化值、酯化率等理化性质,并观察合成产物的外观。通过红外光谱、元素分析仪,分析产物的特征峰及元素的组成及含量。采用均相酸催化法,考察了反应物配比、催化剂用量、反应温度、反应时间四个单因素对合成产物酯化率的影响;通过正交试验,确定了合成硬脂酸单甘油酯的较佳工艺条件。同时以市场上常用的高级脂肪醇为主增效剂,复配相应物料研制出水基乳液非硅消泡剂产品。实验室通过模拟造纸抄纸、涂布工序测定消泡性能,对比国内外同类产品,其结果为深入研究高级脂肪醇类消泡剂提供了较可靠的实验依据。
结果表明,直接酯化法合成硬脂酸单甘油酯时,甘油与硬脂酸配比1.3:1、反应时间3.0h、催化剂用量0.3%、反应温度170℃时,产物的酯化率达90%、外观为乳白色。基团保护法合成硬脂酸单甘油酯时,以石油醚为带水剂、带水剂用量120(ml/molGT)、催化剂用量为甘油(GL)量的5%、甘油与丙酮与硬脂酸的摩尔比为1:1.5:0.7时,产物含量达94%、外观为白色。
由聚醚酯、高级脂肪醇、复合乳化剂及助乳化剂复配制得聚醚酯/高级脂肪醇复合乳液消泡剂。该消泡剂稳定性较好,能在10.6s内破泡、抑泡时间达到40s以上,适用于造纸工业体系,具有广阔的市场前景。
将10%的聚醚L61、8%的混合高级脂肪醇和作为扩散剂的15%液体石蜡复合相应的乳化剂和助乳化剂复配,所制备的高级脂肪醇类消泡剂在45℃下能20天不分层,5℃条件下32天不分层,室温下放置三个月不分层,都具有较好的稳定性和消泡性。这对研究乳液型高级脂肪醇类消泡剂在国内造纸行业具有显著的实用意义。