Способ получения эмульсии димеров высших алкилкетенов Советский патент 1993 года по МПК B01F17/42 C07D305/12 

Изобретение относится к области коллоидной химии, в частности, к способам получения устойчивых эмульсий, например, димеров алкилкетена, использующихся в качестве проклеивающих материалов при производстве бумаги и картона повышенного качества.

Цель изобретения - увеличение устойчивости эмульсии димеров алкилкетена при транспортировке и хранении, снижение расхода эмульгатора и снижение вязкости системы.

Дисперсной фазой .эмульсии являются димеры алкилкетеиа (ТУ 6-02-3-381-90), имеющие общую структурную формулу R-CH-CR -СН -С 0

где R - насыщенный или ненасыщенный уг- леводородный радикал, содержащий не менее 10 атомов углерода.

Способ получения эмульсии дилеров алкилкетена, включающий смешение димеров алкилкетена (ДК) и эмульгатора, состоящего из смеси масло- и водорастворимых оксиэтилированных алкилфенолов и моно- этаноламидов синтетических жирных кислот при температуре 70-80°С, порционное добавление воды при перемешивании при той же температуре и образование концентрированной эмульсии, которую разбавляют до концентрации 2-15 мае.% с помощью 0,5-2%-ного водного раствора Na-карбок- симетилцеллюлозы или подогретой до 40- 50°С дистиллированной водой.

со

О

о о

О)

Причем при разбавлении концентрированную эмульсию димеров ал килкетена вводят в водный раствор Na-карбоксиметилцеллюло- зы или в дистиллированную воду.

Эмульгатор вводят в эмульсию в количестве 5 мае. % от содержания димеров алкилкете- нов. .

Эмульгатор содержит:

- оксиэтилированные аякилфенолы (ТУ 38.507-63-171-91} общей формулы R-CeHi- 0(CH2CH20)mH, где R - алкил Св-Сэ, т . и моноэганоламидов СЖК (ТУ 38.10797-82) общей формулы R-C(0)-NH- СН2СН20Н, где R - алкил при следующем соотношении компонентов, мас.%:

оксиэтилированные

алкилфенолы20-80

моноэтанол-

амиды СЖКостальное.

Эмульгатор получают смешением указанных выше компонентов в определенных соотношениях и перемешиванием смеси при 60-70°С до получения однородной массы..

- Смешение димеров алкилкетена и эмульгатора при температуре 70-80°С обусловлено температурой плавления димера алкилкетена (ДК), которая составляет 40- 60°С и эмульгатора.40-55°С, т.е. смешение осуществляют при температуре выше температуры плавления компонентов.

Концентрированную эмульсию получают при температуре 70-80°С, что та кже обусловлено температурой плавления ДК. Использование воды более низкой температуры приводит к застыванию ДК до образования эмульсии. При этом добавление воды при получении концентрированной эмульсии ведут порционно, что обеспечивает образование монодисперсной эмульсии.

Введение концентрированной эмульсии в водный раствор Na-карбоксиметил- целлюлозы обеспечивает усиление .стабилизирующей способности эмульгато- .ра, что проявляется в повышении седимен- тацио.нной устойчивости образующихся разбавленных эмульсий ДК при расходе эмульгатора 5 мас.% по отношению к ДК.

Введение концентрированной эмульсии в подогретую до 40-50°С дистиллированную (умягченную) воду способствует более равномерному распределению капель эмульсии ДК в объеме воды к более медленному застыванию дисперсной фазы, в результате чего повышается устойчивость эмульсий. ДК при более низком расходе эмульгатора, чем это достигается при разбавлении эмульсий ДК путем добавления водного раствора Na-карбоксиметилцеллюлозы или воды в концентрированную эмульсию.

Согласно результатам микроскопического исследования в предлагаемом методе

образуются монодисперсные эмульсии с размером .частиц 1-3 мкм, по прототипу - полидисперсные флокулированные эмульсии.

Оценку седиментационной устойчивости

эмульсий ДК осуществляют по количеству выделившихся сливок (слоя концентрированной эмульсии) Vi, (мл) через 10 суток хранения.

Влияние механического воздействия

(транспортирования) на устойчивость эмульсий ДК определяют с помощью лабораторного вибратора THYS-2 следующим образом: в градуированную емкость на ,50 мл наливают 40 мл эмульсии ДК, устанавливают на вибрационный стол, закрепляют с помощью специальных зажимов и включают установку. Частота возвратно-поступательных движений - 60 в минуту, время вибрации - 6 часов. После этого определяют

количество УЗ (мл) выделившийся в нижней части емкости дисперсионной среды (ДС) (осветление нижнего слоя).

Вязкость эмульсий определяют с помощью вискозиметра ВПЖ-2 сразу после

получения v 1 , через 10 суток хранения v-i и после воздействия вибрации va (вибрация проводилась после получения эмульсии).

П р и м е р 1 (прототип). Готовят эмульсию следующего состава, мас.%:

димеры алкилкетена (ДК)2 эмульгатор 0,2 (10% на ДК) вода до 100, для чего 2 г ДК и 0,2 г эмульгатора расплавляют в градуированном на 100 мл стеклянном стаканчике на водяной бане при температуре 70°С. При перемешивании стеклянной палочкой медленно порционно приливают 30 мл горячей (70°С) дистиллированной воды, затем объем эмульсии до метки (100 мл) доводят холодной дистиллированной водой.

Результаты исследований: Ут 5мл; V2 15 мл.

V 1 6 ММ 2/С , V 2 35 ММ 2/С ,

V3 40 мм 2/с .

Визуальные наблюдения (микроскоп МБИ-6, увеличение 600-900):

1) через 10 суток - полидисперсная эмульсия, dcp 1-5 мкм; крупные агрегаты;

2) после вибрации - полидисперсная эмульсия: dcp - 1-6 мкм; крупные агрегаты.

П р и м е р 2 (прототип), ЮР ДК и 1,0 г эмульгатора (10% на ДК) расплавляют при температуре 70°С, порционно приливают 30 мл горячей (70°С) дистиллированной воды; затем до 100 мл доводят холодной дистиллированной водой. .

Приготовленная эмульсия имеет следующий состав, мас.%:

ДК - 10; эмульгатор - 1 (10% по отношению к ДК), вода - до 100.

Результаты исследований: .

Vi - эмульсия разрушилась;

V2- 15 мл;

v - 10,2 мм 2/с ; vi - не измеряли ;

V3 66 мм2/с , Визуальные наблюдения:

1) через 10 суток - не исследовали;

2) после вибрации - полидисперс ная эмульсия;

dcp 1-6 мкм; крупные агрегаты.

ПримерЗ (прототип). 15 г ДК и 1,5 г эмульгатора (10% на ДК) расплавляют при температуре 80°С, порционно приливают 30 мл горячей (80°С) дистиллированной воды, затем до 100 мл доводят холодной дистиллированной водой.

Приготовленная эмульсия имеет следующий состав, мас.%: ДК - 15%; эмульгатор - 1,5% (10% по отношению к ДК); вода -до 100.

Результаты исследований;

Vi - эмульсия разрушилась;

Уа-16мл;

v 1 16,5 мм 2/с ; v 2 - не измеряли ; V3 - не течет . Визуальные наблюдения:

1) через 10 суток - не исследовали;

2) после вибрации - полидисперсная эмульсия;

dcp 1-6 мкм; крупные агрегаты. . П р и м е р 4 (предлагаемый способ). 2 г ДК и 0,1 г эмульгатора (5% на ДК) расплавляют в стеклянном стаканчике на водяной бане при температуре 70°С.

При перемешивании стеклянной палочкой порционно медленно приливают 30 мл горячей (70°С) дистиллированной воды. В стеклянный стакан емкостью 100мл наливают 67,9 г 0,5%-ного раствора Na-карбокси- метилцеллюлозы (Na-КМЦ), в который при перемешивании стеклянной палочкой переносят образовавшуюся концентрированную эмульсию.

Концентрация ДК в готовой эмульсии составляет 2 мас.%, эмульгатора -0,1 мае. %

(5%поДК).

Результаты исследований эмульсии: Vi 2 мл;

Va - отсутствие.

v 1 10,0 мм.2/с ; V2 20 мм 2/с ;

1 з - 32 мм 2/с , Визуальные наблюдения:

1) через 10 суток - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; незначительное . количество агрегатов из 2-3 капель;

2) после вибрации - монодисперсная эмульсия; dcp 1-2 мкм; незначительное количество агрегатов из 3-5 капель.

П р и м е р 5 (предлагаемый способ). 10 г ДК и 0,5 г эмульгатора (5% на ДК) расплавляют в стеклянном стакане на водяной бане при температуре 70°С и медленно при перемешивании палочкой приливают 30 мл горячей (70°С) дистиллированной воды. В стеклянный стакан наливают 59,5 г 1 %-ного раствора Na-КМЦ, затем туда же при пере- мешивании стеклянной палочкой переносят образовавшуюся эмульсию ДК.

Концентрация ДК в полученной эмульсии составляет 10% масс, эмульгатора 0,5 мас.% (5% на ДК). Результаты исследований: Vi 2,5 мм; Va - отсутствие.

v 1 10,5 мм 2/с ; V2 20 мм 2/с ;

V3 32,5мм2/с . Визуальные наблюдения:

1) через 10 суток - монодисперсная эмульсия; dcp 1-2. мкм; отдельные агрегаты из 2-3 капель;

2) после вибрации - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 3-5 капель,

П р и м.е р 6. 15 г ДК и 0,75 г эмульгатора (5% на ДК) расплавляют в стеклянном стаканчике на водяной бане при температуре 80°С и медленно при перемешивании стеклянной палочкой приливают 30 мл горячей (80°С) дистиллированной воды. В стеклянный стакан наливают 54,25 г 1 %-ного раствора Na-КМЦ, затем туда переносят концентрированную эмульсию ДК.

Концентрация ДК в полученной эмульсии составляет 15 мас.%, эмульгатора - 0,75 мас.% (5%К наДК).

Результаты исследований: У1 3,5мл;

V2 - отсутствие; .

v 1 11,0 мм 2/с ; v 2 - 25 мм 2/с :

f3 - 35 мм 2/с . Визуальные наблюдения:

.1) через 10 суток - монодисперсная эмульсия; мкм; отдельные агрегаты из 2-3 капель;

2) после вибрации - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 3-5 капель.

П р и м е.р7.10 г ДКи 0,5 г эмульгатора (ij% на ДК) расплавляют в стеклянном стаканчике на водяной бане при температуре и медленно при перемешивании стеклянной палочкой приливают 30 мл горячей (70°С) дистиллированной воды. В стеклянный стакан емкостью 100 мл наливают 59,5 г 2%-ного раствора Na-КМЦ, затем туда переносят образовавшуюся концентрированную эмульсию ДК..

Концентрация ДК в приготовленной эмульсии составляет 10 мас.% эмульгатора 0,5 мае.% (5% наДК).

Получены следующие результаты:

У1 2,0мл;

Va - отсутствие;

v 1 15 мм 2/с ; V 2 30 мм 2/с ;

38 мм 2/с . Визуальные наблюдения;

1) через 10.суток - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 2-3 капель;

2) после вибрации - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 3-5 капель. .

- Примерв. 2гДК и Oft г эмульгатора (5% на ДК) расплавляют в стеклянном стаканчике на водяной бане при температуре 70°С и медленно при перемешивании стеклянной палочкой приливают 30 мл горячей (70°С) дистиллированной воды. В стеклянный стакан емкостью ТОО мл наливают 67,9 мл теплой (40°С) дистиллированной воды, затем туда же при перемешивании стеклянной палочкой переносят полученную концентрированную эмульсию ДК.

Концентрация ДК в приготовленной эмульсии составляет 2 мас.%, эмульгатора- 0,1% (5% по ДК).

Получены следующие результаты:

Л/1 2мл;

V2 - отсутствие;

v 2,8мм2/с ; vi 10мм2/с ;

V3 25 мм 2/с . Визуальные наблюдения:

1) после 10 суток - монодисперсная эмульсия, dcp - мкм; отдельные агрегаты из 2-3 капель;

2) после вибрации - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 3-5 капель.

П р и м е р 9. 10 г ДК и 0,5 г эмульгатора (5% на ДК) расплавляют в стеклянном стаканчике на водяной бане при температуре

75°С и медленно при перемешивании стеклянной палочкой приливают 30 мл горячей (75°С) дистиллированной воды. В стеклянный стакан емкостью 100 мл наливают 59,5 мл теплой (40°С) дистиллированной воды, затем туда при перемешивании стеклянной палочкой переносят полученную концентрированную эмульсию ДК.

Концентрация ДК в приготовленной эмульсии составляет 10 мас.%, эмульгаторе -0,5 мас.% (5% наДК).

Результаты исследований:

Vi 2,1 мл;

Va - отсутствие;

v 3,OMM2/c;V2 14,5мм2/с;

i/з 28,0мм2/с . Визуальные наблюдения:

1) через 10 суток - монодисперсная эмульсия, dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 2-3 капель; :

2) после вибрации - монодисперсная эмульсия; dcp 1-2 мкм; отдельные агрегаты из .3-5 капель.

Приме р .10. 15 г ДК и 0,75 г эмульгатора (5% на ДК) расплавляют в стеклянном стаканчике на водяной бане при температуре 80°С и медленно при перемешивании стеклянной палочкой приливают 30 мл горя- чей (80°С) дистиллированной воды. В стеклянный стакан емкостью 100 мл наливают 54,25 мл теплой (40°С) .дистиллированной воды, затем туда же при перемешивании стеклянной палочкой переносят получен- чую концентрированную эмульсию ДК.

Концентрация ДК в приготовленной эмульсии составляет 15 мае.%, эмульгатора -0,75 мас.% (5% на ДК).

Результаты исследований: Vi 3,0 мл;

V2 - отсутствие;

v 1 3,5 мм 2/с ; V2 19,0 мм 2/с ;

Уз 32,0мм2/с.. . Визуальные наблюдения: 1) через 10 суток - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 2-3 капель ;

2 )после вибрации- монодисперсная эмульсия; dcp -1-2 мкм; отдельные агрегаты из 3-5 капель.

П р и м е р 11.10 г ДК и 0,5 г эмульгатора (5% на ДК) расплавляют в стеклянном ста- канчике на водяной бане при 70°С и медлен- но при перемешивании стеклянной палочкой приливают 30 мл горячей (70°G) дистиллированной воды. В стеклянный стакан емкостью 100 мл наливают 59,5 мл теплой (50°С) дистиллированной воды, затем

туда при перемешивании стеклянной палочкой переносят полученную концентрированную эмульсию ДК.

Концентрация ДК в приготовленной эмульсии составляет 10 мас.%, эмульгатора

- 0,5 мае.% (5% наДК). .

Полученые следующие результаты:

Vi 2,2 мл;

V2 2,0 мл;

v 1 3,5 мм 2/с ; V2 14.9 мм 2/с ;

V з 32,0 мм 2/с . Визуальные наблюдения:

1) через 10 суток - монодисперсная эмульсия: dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из 2-3 капель;

2) после вибрации - монодисперсная эмульсия; dcp - 1-2 мкм; отдельные агрегаты из капель.

Результаты исследований сведены в таблицу.

Приведенные в таблице данные подтверждают, что эмульсии ДК, полученные по предлагаемому способу, обладают большей седиментационной устойчивостью при хранении и воздействии вибрации (примеры

4-11), при одновременном снижении расхода эмульгатора в 2 раза по сравнению с прототипом.

При получении эмульсии по предлагаемому способу образуются монодисперсные неагрегированные эмульсии с dcp .1-2 мкм, легко поддающиеся перекачке и дози- рованию, в отличии от эмульсий, получаемых по прототипу, которые обладают повышенной вязкостью. При этом эмульсии образуются при незначительном механическом перемешивании.

Предлагаемый способ позволит получать 2-15%-ные эмульсии ДК и транспортировать их на большие расстояния (от изготовителя к потребителю). Кроме того, 5 внедрение данного способа позволит бумажным фабрикам полностью отказаться от закупки аналогичных продуктов (эмульсий) по импорту.

.Формула изобретения

0 1. Способ получения эмульсии димеров высших алкилкетенов, включающий смеше- .ние при температуре 70-80°С димеров ал- килкетена и эмульгатора, состоящего из смеси масло- и водорастворимых алкилфе5 нолов формулы R-C6H4-0(CH2CH20)mH, где R - алкил Cs-Cg и т 3-12 и моноэтано- ламидов синтетических жирных кислот, формулы R-C(0)-NH-CH2CH20H, где R-алкил do-Ci6, порционное добавление воды

0 при перемешивании при той же температуре и образование концентрированной эмульсии с последующим ее разбавлением, отличающийся тем, что, с целью увеличения устойчивости эмульсии при

5 транспортировке и хранении, снижения расхода эмульгатора, снижения вязкости системы, концентрированную эмульсию разбавляют до концентрации 2-15 мас.% с помощью 0,5-2%-ного водного раствора

0 Na-карбоксиметилцеллюлозы или подогретой до 40-50°С дистиллированной воды.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что концентрированную эмульсию вводят в водный раствор Na-карбоксиметил- 5 целлюлозы или в дистиллированную воду.

3. Способ по п.1,отличающийся тем, что эмульгатор вводят в эмульсию в количестве 5 мас.% от содержания димеров алкилкетенов.

По прототипу. I Вода в юнц. Г, О эмульсию . /

10,0 5,0 15,0 6,0 35, W.O ПолидисперснаяПояидисперсная

- . эмульсия крупныеэмульсия, крупные

агрегатыагрегаты

Использование: проклеивающие материалы, эмульсии димеров высших алкилкете- нов, эмульгаторы. Сущность изобретения: эмульсию димеров (Сю-С2о)-алкилкетена получают смешением димеров и эмульгатора, включающего водорастворимые (С8-Сэ)-ал- килфенолы со степенью оксиэтилирования 3- 12 и моноэтаноламиды СЖК CicrCie с добавлением воды. Полученную концентрированную эмульсию разбавляют до рабочей концентрации 2-15% с помощью 0,5-2 %-но- го водного раствора Na-карбоксиметилцел- люлозы или дистиллированной водой при 40-50°С. Эмульсия содержит 5% эмульгатора от массы димеров алилкетена. 20 прим. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.