当前课程知识点:精细化学品生产工艺学 > 第七章 造纸化学助剂 > 7.3 强化松香施胶剂 > 讲义 7.3
7.3 强化松香施胶剂
1 强化松香
从松香施胶剂的发展历史,我们知道,松香进行简单的皂化,便可以得到皂化松香胶,我们在表面活性剂这一章讲过松香皂化的原理,这里呢,我们便以松香的第二代造纸施胶剂为例来讲,也就是把松香分子中引入更多的羧基,增加它的施胶能力,同时,去除松香分子中的双键不稳定性,防止在造纸施胶过程中发黄这个现象,这便是马来松香类施胶剂,由于它同皂化松香胶相比,施胶性能得到强化,所以又叫做强化松香施胶剂。
我们先来看马来松香的制备原理(图1),马来松香是将松香中的左旋海松酸与马来酸酐发生DA加成得到的产物。在这个反应中,虽然与马来酸酐发生反应的仅仅为左旋海松酸,但是松香酸中的树脂酸是可以异构化的,反应过程中其他的枞酸型树脂酸转换为左旋海松酸,促使反应向右进行,生成马来松香。
图1 马来松香制备原理
马来松香同普通松香相比,具有几个结构特点。一是,松香原有的共轭双键消失,提高了稳定性、耐光性、耐氧化性;而是,马来松香与松香分子相比,增加了2个羧基,成为三元羧酸,增强其反应性,与纸张的纤维结合能力提高;同时,分子量增加,使软化点也得到提高。
马来松香用作施胶剂,可以减少施胶剂的用量,增强与纤维结合力,并减少粘辊、糊网、沾毛布的现象。另外,还可用作涂料中树脂、油墨中连接剂,合成树脂增粘剂及胶粘剂等。
强化松香的生产工艺如图2,将松香粉碎加入反应釜1中,加热熔融搅拌,投入马来酸酐,控制反应温度在200℃,维持3h,经过滤器2,冷却粉碎包装,便得到产品。
图2 马来松香生产工艺图
生产过程影响因素包括马来酸酐用量、反应温度和时间等,其中马来酸酐加入量增加,产物羧酸量增加,马来松香酸值、皂化值、软化点都会增加,马来酸酐用量超过15%,软化点增加缓慢,达到30%后,软化点下降。市场的两种马来松香产品为115#(松香/马来酸酐100/15)及103#(松香/马来酸酐100/3); 生产过程温度较低可延长时间,温度较高可缩短时间,一般选择190-200℃反应3h为宜。
马来松香的质量标准包括颜色、软化点和酸值,注意,随着马来酸酐加成反应进行,酸值是提高的。同时,115号和103号马来松香中马来松香加成物含量也不同。
图3 马来松香质量标准
2 强化松香施胶剂
以强化松香作为原料制备造纸施胶剂也就具有马来松香的优势,包括,产品粒度小,分散均匀,加成后分子增加2个羧基,成为三元羧酸,增强了反应性,与纸张的纤维结合能力提高,减少松香和硫酸铝用量;分子量增加,使软化点提高,无糊网、粘布现象;
根据皂化度和含水量不同,强化松香施胶剂可以做成液体、膏状和粉末状产品。在液体松香施胶剂中,马来松香/水=1/1-1.2,也就是马来松香占总物质量接近一半,而纯碱的用量达到松香的14%,等同于全部皂化,在102-105℃皂化反应3h,产品固含量30-50%。此处产品的固含量测定方法一般是,取1g产品在105℃下,干燥至恒重后,固体的含量占总含量的百分比,通常固含量在50%到60%左右,液体便会呈现膏状。液体松香施胶剂为百分百皂化,水溶性优异,可任意比例溶于冷水,所以,容易施胶,效果较好。
生产工艺流程图如图4,也就是将粉碎的马来松香加入熔融釜1中,再加入乳化槽3中进行乳化,最后产品进入乳液储槽。
图4 马来松香施胶剂生产工艺流程图
膏状产品工艺流程类似于液体的,不同点在于,产品总固含量在60%以上。膏状马来松香施胶剂的颗粒大小为0.1-0.2微米,产品皂化度为70-90%。而粉末状产品,是将液体经过喷雾干燥处理得到的,固含量达到95%以上,部分皂化,比较利于输送,但颗粒小,皂化度低,难溶解,会有粉尘污染。
分析三种不同强化松香施胶剂,固含量从40到50%到95%,皂化度也从全部皂化、70-90%和部分皂化。
3 阴离子分散松香施胶剂
除了将马来松香皂化制备施胶剂以外,还可以通过其它方式做成离子型液体施胶剂,例如,阴离子型分散强化松香施胶剂,是以强化松香为原料,产品不皂化,而是通过表面活性剂乳化,分散而成的百分之百游离松香的一种带负电荷的白色乳状施胶剂。
这种施胶剂,可通过逆转法来制备,如图5所示,也就是先将油性固体马来松香融化为液体,加入乳化剂和水,形成油包水的乳液,继续加水,进行转相,得到水包油的乳液,也就是产品。在转相过程中,温度要高,并且搅拌速度要快,以利于转相。乳液产品的质量指标(图6)包括外观、粘度、粒度和固含量也就是有效物,每个国家生产的类似产品会稍有不同。
图5 逆转法生产阴离子分散施胶剂的原理
图6 阴离子松香施胶剂质量指标
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-第六章 医药制剂笔记(北林林化17课程要求)
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-7.3 强化松香施胶剂
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-第七章 造纸助剂笔记
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-8.2 松香在涂料中应用
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-8.3 带锈涂料
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--第八章 涂料笔记
-9.1-1 油墨概述
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-9.1-3 松香在油墨中的应用
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-9.2 活性炭纤维
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--第九章其它精细化学品笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(8-9章)
-10.1 碳和氢元素分析
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-10.2 氮元素分析
--讲义 10.2
--考核-习题 10.2
-10.3 硫和卤素分析
--讲义 10.3
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-10.4 精细化工产品的仪器分析法
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--考核-习题 10.4
-第十章 精细化学品的分析检测 学习要点、结构导图及精华笔记
-第十章 精细化学品的分析笔记
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