一种基于油相乳化剂的反相乳化增稠剂制备方法

技术领域

本发明属于纺织助剂技术领域，具体涉及一种基于油相乳化剂的反相乳化增稠剂制备方法，先通过将乙氧基醇醚、油脂酸二乙醇酰胺和span-80混合制备复合乳化剂，再进一步扩大增稠剂制备过程中的反应温度，进而保证产品的稳定性。

背景技术

在现有的纺织工程及其助剂技术领域中，涂料印花是借助粘合剂的作用将细分散的颜料颗粒粘在织物上的印花方法，具有加工工艺简单、不用蒸洗、“三废”少等特点。在给纺织品进行涂料印花时，由增稠剂、水、粘合剂和涂料组成的涂料印花色浆，在印花机刮刀的作用下，对其产生剪切力，使印花色浆的黏度在瞬间大幅度降低，通过网版后印制在织物上，当剪切力消失时，又恢复到原来的高黏度，使织物印花轮廓清晰，这种随剪切力的大小变化而发生的黏度变化，主要是靠增稠剂实现。反相乳液法是现有合成增稠剂的主流生产方法，目前的研究主要集中在油相、水相的比例，各种辅助原料的配比，而对油相乳化剂的研究较少，而且，仅有的油相乳化剂一般采用span-80等技术制备，申请人检索到以下的公开的专利技术：

中国申请号为2019110581831的专利公开了一种环保型抗渗化合成印花增稠剂及其制备方法，其将不饱和羧酸用氨水或氢氧化钠溶液中和至PH值等于6～8制成A品；然后将不饱和单体、交联剂和A品加入水形成水相；再将分散稳定剂、混合溶剂、引发剂和乳化剂混合形成油相，所述乳化剂为span-80或span-60；将水相加入到油相中，通过搅拌装置预乳化25～35分钟后，将上述预乳液加入聚合釜中，在N2保护下，在55～65℃下引发反应，控制温度为65～75℃，聚合反应2～4小时，减压蒸馏去除溶剂，得到w/o型胶乳；加入反相剂进行反相乳化，使之成o/w型白浆。另一个中国专利申请号为201611107218.2的专利公开了一种耐电解质的涂料印花增稠剂，其首先在搅拌的条件下，缓慢滴加pH调节剂，将丙烯酸单体中和，持续搅拌使中和温度不超过40℃；然后向已中和的溶液中加入引发剂过硫酸铵和交联剂，得到水相；再将油相溶剂、乳化剂和共聚单体混合，高速搅拌，得到油相，所述乳化剂为span-80；又将得到的水相和得到的油相混合，高速乳化，得到预乳化液；最后在氮气保护下，将得到的预乳化液倒入四口烧瓶搅拌，缓慢加入引发剂亚硫酸氢钠，升温至65℃反应3h，再降温到45℃，加入反相乳化剂，反应半小时，然后出料干燥即得耐电解质的丙烯酸增稠剂。

在现有的公开技术中，由于span-80的HLB值(HLB＝4.3)过窄，加成反应温度必需控制在70℃左右，而加成反应又是放热反应，不易控制温度维持在70℃左右，温度太高产生的凝胶颗粒，进而影响产品的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种基于油相乳化剂的反相乳化增稠剂制备方法，以解决现有技术以span-80为反相乳化增稠剂制备过程中反应温度太狭窄，温度超出适宜反应温度范围容易影响产品稳定性的问题。

为了实现上述目的，本发明涉及的基于油相乳化剂的反相乳化增稠剂制备方法中，其产品增稠剂由以下重量份的原料组分混合制备而成，其中，丙烯酸16-20g、甲基丙烯酸2-4g、丙烯酰胺2-4g、3#白矿油18-22g、span-80 1.9-2.3g、乙氧基醇醚0.06-0.2g、油脂酸二乙醇酰胺0.04-0.2g、液碱20-22g、过硫酸铵0.10-0.14g、过硫酸钾0.04-0.06g、AEO-92.8-3.3g、去离子水28-30g、亚硫酸氢钠0.1-0.3g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.014-0.018g。

本发明涉及的基于油相乳化剂的反相乳化增稠剂的具体制备工艺方法包括以下步骤：

(1)原料制备：依次称取上述重量份的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、3#白矿油、span-80、乙氧基醇醚、油脂酸二乙醇酰胺、液碱、过硫酸铵、过硫酸钾、AEO-9、去离子水、亚硫酸氢钠和N,N-亚甲基双丙烯酰胺；

(2)水相物制备：将丙烯酸和甲基丙烯酸混合后溶于一定量的去离子水，用液碱调节pH在6.0-6.3之间，并保持温度不高于40℃，完成后加丙烯酰胺,过硫酸铵、过硫酸钾和N,N-亚甲基双丙烯酰胺混合均匀得到水相物；

(3)油相物制备：向3#白矿油中加span-80、乙氧基醇醚、油脂酸二乙醇酰胺搅拌均匀得到油相物；

(3)两相乳化：在高速分散的状态下，将步骤(2)得到的水相物慢慢加入步骤(3)得到的油相物中进行乳化30min-40min；

(4)加成反应：乳化完成后，慢慢加入亚硫酸氢钠，引发丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺之间进行加成反应，过程中控制反应温度为70-100℃，反应时间为3-3.5小时；

(5)产品制备：反应完成后，保温2小时以上，再缓慢降温到50℃以下，加入反相乳化剂AEO-9，搅拌15-30min，即可得到产品增稠剂，能够应用在海藻纤维为原料制备的各种纺织品布料的印染场合，有效提高印染质量，增加花纹清晰度和粘合力。

本发明涉及的步骤(4)中的反应温度控制在70-80℃时效果更佳，76℃时为最佳。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：通过乙氧基醇醚和油脂酸二乙醇酰胺两种乳化剂对span-80的HLB值的辅助扩充，提高产品的增稠效果，使生产稳定性和产品的质量得到较大的改善和提高，反应过程更加稳定，无论高温、低温情况下产品更加稳定，大大降低了凝胶颗粒的出现；其总体工艺过程简单，操作条件可控，产品质量好，应用范围广，应用环境友好。

具体实施例

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明

本发明涉及的丙烯酸购买于淄博市临淄开泰化工厂；甲基丙烯酸购买于淄博市临淄开泰化工厂；丙烯酰胺购买于台塑工业(宁波)有限公公司，提高耐电解质性能；3#白矿油购买于淄博企宁精细化工有限公司；span-80购买于邢台鑫蓝星科技有限公司；乙氧基醇醚购买于万华化学；油脂酸二乙醇酰胺自制或购买；过硫酸铵购买于福建省展化化工有限公司；过硫酸钾购买于福建省展化化工有限公司；AEO-9购买于万华化学；亚硫酸氢钠购买于苏州翔颂化工有限公司；N,N-亚甲基双丙烯酰胺购买于天津试剂厂。

本发明涉及的液碱为氢氧化钠水溶液，浓度为33％。

本发明涉及的油脂酸二乙醇酰胺的制备方法包括以下步骤：

(1)酯交换经过碱炼的油脂(江苏省海安石油化工厂)与甲醇进行酯交换反应，脂肪酸甘油酯轻化成脂肪酸甲酯和甘油，甘油不溶脂肪酸甲酯中，将甘油与脂肪酸甲酯分离。

(2)胺分解反应

主反应

RCOOCH

副反应

其中，R为碳原子数为11-19的烷基，R为步骤(1)中的R

实施例1：

本实施例涉及的基于油相乳化剂的反相乳化液增稠剂，由以下重量份的组分制备而成，丙烯酸18g、甲基丙烯酸3g、丙烯酰胺3g、3#白矿油20g、span-802.1g、乙氧基醇醚0.06g、油脂酸二乙醇酰胺0.04g、液碱21.5g、过硫酸铵0.12g、过硫酸钾0.06g、AEO-93.1g、去离子水29.0g、亚硫酸氢钠0.2g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.016g。

本实施例涉及的一种基于油相乳化剂的反相乳化液增稠剂具体制备方法，包括以下步骤：

(1)依次称取丙烯酸18g、甲基丙烯酸3g、丙烯酰胺3g、3#白矿油20g、span-802.1g、乙氧基醇醚0.06g、油脂酸二乙醇酰胺0.04g、液碱21.5g、过硫酸铵0.12g、过硫酸钾0.06g、AEO-93.1g、去离子水29.0g、亚硫酸氢钠0.2g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.016；

(2)将丙烯酸、甲基丙烯酸溶于一定量的去离子水，用液碱调节pH在6.0-6.3之间，并保持温度不高于40℃，完成后加丙烯酰胺,过硫酸铵、过硫酸钾和N,N-亚甲基双丙烯酰胺混合均匀得到水相；

(3)向3#白矿油中加入span-80、乙氧基醇醚、油脂酸二乙醇酰胺搅拌均匀得到油相；span-80、乙氧基醇醚、油脂酸二乙醇酰胺构成复合乳化剂，其HLB值为5.2；

(4)在高速分散的状态下，将步骤(2)得到的水相慢慢加入步骤(3)得到的油相中进行乳化，乳化30min-40min；

(5)乳化完成后，慢慢加入亚硫酸氢钠，引发丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺之间进行加成反应，过程中在不同反应温度下反应分别3小时；

(6)反应完成后，至少保温2小时以上，降温50℃以下，加入反相乳化剂AEO-9，搅拌15-30min，制备得到反相乳化液增稠剂。

本对比例涉及的一种基于油相乳化剂的反相乳化液增稠剂具体制备方法除步骤(1)和(3)，其他均与实施例1相同。

(1)依次称取丙烯酸18g、甲基丙烯酸3g、丙烯酰胺3g、3#白矿油20g、span-802.2g、液碱21.5g、过硫酸铵0.12g、过硫酸钾0.06g、AEO-9 3.1g、去离子水29.0g、亚硫酸氢钠0.2g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.016g；

(3)向3#白矿油中加入span-80搅拌均匀得到油相。span-80HLB值为4.2；

测试实施例1和对比例1不同反应温度下制备的反相乳化液增稠剂的粘度(单位Pa·s)，结果如表1所示。可以看出，70℃制备的反相乳化液增稠剂性能最好，温度过高或过低都会造成粘度的降低，而复合乳化剂制备反相乳化液增稠剂性粘度远远高于单独以span-80制备的反相乳化液增稠剂性。

表1：

注：粘度检测方法：DNJ-8S电子旋转程度计。

如表2所示，实施2-3除步骤(1)中span-80、乙氧基醇醚、油脂酸二乙醇酰胺量与实施例1不同，其他均与实施例1相同。

如表2所示，对比例2除步骤(1)与步骤(3)其他均与实施例1相同。

(1)依次称取丙烯酸18g、甲基丙烯酸3g、丙烯酰胺3g、3#白矿油20g、span-802.0g、乙氧基醇醚0.2g、液碱21.5g、过硫酸铵0.12g、过硫酸钾0.06g、AEO-9 3.1g、去离子水29.0g、亚硫酸氢钠0.2g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.016g；

(3)向3#白矿油中加入span-80和乙氧基醇醚搅拌均匀得到油相。乳化剂包括span-80和乙氧基醇醚。

本对比例3中除步骤(1)与步骤(3)以外，其他步骤均与实施例1相同。

(1)依次称取丙烯酸18g、甲基丙烯酸3g、丙烯酰胺3g、3#白矿油20g、span-802.0g、油脂酸二乙醇酰胺0.2g、液碱21.5g、过硫酸铵0.12g、过硫酸钾0.06g、AEO-9 3.1g、去离子水29.0g、亚硫酸氢钠0.2g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.016g；

(3)向3#白矿油中加入span-80、油脂酸二乙醇酰胺搅拌均匀得到油相。

表2：

从上述结果可以了解油脂酸二乙醇酰胺、乙氧基醇醚和span-80之间协同作用，提高乳化剂对反应温度的适应性。

将实施例1和对比例1制备的反向增稠剂用于涂布印花，涂布印花所用材料为：反向增稠剂2.8％；粘合剂10％；大红色浆5％和水82.2％。测试印花材料的性能如下表所示：