用于废纸脱墨的表面活性剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于废纸脱墨的表面活性剂及其制备方法，所述表面活性剂具有式(1)所示结构的化合物。所述制备方法包括：在反应釜中依次加入50重量份的甲苯、44.8～49.6重量份的烷基酚聚氧乙烯醚、0.4～5.2重量份的邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟；加入烷基酚聚氧乙烯醚和邻苯二甲酸酐总重量的0.01～10％的催化剂，以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟；升温至110℃，以150转/分钟的搅拌速度搅拌，回流反应4小时；除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到表面活性剂。本发明的表面活性剂能够使细小的油墨粒子互相靠近聚集成较大粒径的油墨粒子，提高脱墨效果。

权利要求

1.一种用于废纸脱墨的表面活性剂，其特征在于，所述表面活性剂具有式（1）所示结构的化合物：式（1）中，R表示不同碳原子数的烷基，R的碳原子数为8～18的整数；n是氧乙烯醚的单元数，n为10～200的整数。

2.根据权利要求1所述的用于废纸脱墨的表面活性剂，其特征在于，所述烷基为直链烷基或支链烷基。

3.根据权利要求1或2所述的用于废纸脱墨的表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A、在带有冷凝器、分水器的酯化反应釜中依次加入50重量份的甲苯、44.8～49.6重量份的烷基酚聚氧乙烯醚、0.4～5.2重量份的邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟；

B、加入所述烷基酚聚氧乙烯醚和邻苯二甲酸酐总重量的0.01～10%的催化剂，以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟；

C、升温至110℃，以150转/分钟的搅拌速度搅拌，回流反应4小时；

D、除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到所述表面活性剂。

4.根据权利要求3所述的用于废纸脱墨的表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂为无机酸或有机酸。

5.根据权利要求3所述的用于废纸脱墨的表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂呈无色或淡黄色。

6.根据权利要求5所述的用于废纸脱墨的表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂呈液体、膏体或固体状。

说明书

用于废纸脱墨的表面活性剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种用于废纸脱墨的表面活性剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 在全球性植物纤维资源紧缺的背景下，造纸行业中二次纤维的利用率越来越高。二次纤维主要来源于废纸，利用生物脱墨剂或化学脱墨剂进行废纸脱墨是废纸造纸过程中的一个重要步骤，脱墨剂具有分解油墨、润涨纤维、降低油墨与纤维间结合力的功能，油墨从废纸纤维上脱落后，通过洗涤法或浮选法与纤维分离。油墨粒子表面张力小，疏水性强，在脱墨剂的作用下，分散在纸浆中，有较高稳定性，细小油墨粒子自发絮凝成较大油墨粒子的能力较弱。通常当油墨粒子小于10μm时，洗涤法去除效果较好，而油墨粒子大于10μm时，浮选法去除效果较好。由于浮选法具有脱墨质量高、纤维流失少、废纸处理量大、废水排放量少、污染少的优点，通常在大型纸厂应用，但当油墨粒子小于10μm时，浮选法去除效果较差。理论上讲，一个提高浮选法脱墨效果的有效方法就是增强浮选中气泡对小于10μm的细小油墨粒子的捕集能力。但现有脱墨剂中的表面活性剂难以使细小的油墨粒子互相靠近聚集成较大粒径的油墨粒子，严重影响纸浆的脱墨效果。

发明内容

[0003] 本发明主要解决的技术问题是提供一种用于废纸脱墨的表面活性剂及其制备方法，在使用浮选法脱墨时，所述表面活性剂能够使细小的油墨粒子互相靠近聚集成较大粒径的油墨粒子，从而提高纸浆的脱墨效果。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于废纸脱墨的表面活性剂，所述表面活性剂具有式(1)所示结构的化合物：

[0005]

[0006] 式(1)中，R表示不同碳原子数的烷基，R的碳原子数为8～18的整数；n是氧乙烯醚的单元数，n为10～200的整数。

[0007] 其中，所述烷基为直链烷基或支链烷基。

[0008] 用于废纸脱墨的表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：

[0009] A、在带有冷凝器、分水器的酯化反应釜中依次加入50重量份的甲苯、44.8～49.6重量份的烷基酚聚氧乙烯醚、0.4～5.2重量份的邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟；

[0010] B、加入所述烷基酚聚氧乙烯醚和邻苯二甲酸酐总重量的0.01～10％的催化剂，以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟；

[0011] C、升温至110℃，以150转/分钟的搅拌速度搅拌，回流反应4小时；

[0012] D、除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到所述表面活性剂。

[0013] 其中，所述催化剂为无机酸或有机酸。

[0014] 其中，所述表面活性剂呈无色或淡黄色。

[0015] 其中，所述表面活性剂呈液体、膏体或固体状。

[0016] 本发明的有益效果是：区别于现有技术的表面活性剂在浮选脱墨时难以使细小的油墨粒子互相靠近聚集成较大粒径的油墨粒子，严重影响纸浆的脱墨效果的情况，本发明用于废纸脱墨的表面活性剂，其分子结构中聚氧乙烯链帮助表面活性剂在水中溶解，疏水碳链吸附到不同油墨粒子的表面，碳链连接的苯环增强碳链与油墨的吸附能力，可使细小的油墨粒子互相靠近聚集成较大粒径的油墨粒子，从而被气泡捕集并去除，降低油墨残余量，提高脱墨效果，提高纸张白度。

具体实施方式

[0017] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。

[0018] 实施例1

[0019] 在1000升带有冷凝器、分水器的酯化反应釜中，依次加入500公斤甲苯、448公斤直链辛基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝8，n＝10)、52公斤邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟，使直链辛基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝8，n＝10)和邻苯二甲酸酐充分溶解于甲苯中；再加入5公斤对甲基苯磺酸，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟，对甲基苯磺酸催化直链辛基酚聚氧乙醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝8，n＝10)和邻苯二甲酸酐发生酯化反应；升温至110℃，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌、回流反应4小时；最后除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到所述表面活性剂，该表面活性剂为无色液体。

[0020] 实施例2

[0021] 在1000升带有冷凝器、分水器的酯化反应釜中，依次加入500公斤甲苯、492公斤异辛基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝8，n＝100)、8公斤邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟，使异辛基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝8，n＝100)和邻苯二甲酸酐充分溶解于甲苯中；再加入0.3公斤浓硫酸，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟，浓硫酸催化异辛基酚聚氧乙醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝8，n＝100)和邻苯二甲酸酐发生酯化反应；升温至110℃，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌、回流反应4小时；最后除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到所述表面活性剂，该表面活性剂呈淡黄色固体状。

[0022] 实施例3

[0023] 在1000升带有冷凝器、分水器的酯化反应釜中，依次加入500公斤甲苯、496公斤直链壬基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝9，n＝200)、4公斤邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟，使直链壬基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝9，n＝200)和邻苯二甲酸酐充分溶解于甲苯中；再加入0.3公斤磷酸，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟，磷酸催化直链壬基酚聚氧乙醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝9，n＝200)和邻苯二甲酸酐发生酯化反应；升温至110℃，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌，回流反应4小时；最后除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到所述表面活性剂，该表面活性剂呈淡黄色固体状。

[0024] 实施例4

[0025] 在1000升带有冷凝器、分水器的酯化反应釜中，依次加入500公斤甲苯、482公斤直链十二烷基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝12，n＝40)、18公斤邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟，使直链十二烷基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝12，n＝40)和邻苯二甲酸酐充分溶解于甲苯中；再加入1公斤浓盐酸，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟，浓盐酸催化直链十二烷基酚聚氧乙醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝12，n＝40)和邻苯二甲酸酐发生酯化反应；升温至110℃，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌、回流反应4小时；最后除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到所述表面活性剂，该表面活性剂呈淡黄色固体状。

[0026] 实施例5

[0027] 在1000升带有冷凝器、分水器的酯化反应釜中，依次加入500公斤甲苯、485公斤直链十二烷基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝12，n＝150)、15公斤邻苯二甲酸酐，以150转/分钟的搅拌速度搅拌30分钟，使直链十二烷基酚聚氧乙烯醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝12，n＝150)和邻苯二甲酸酐充分溶解于甲苯中；再加入2公斤苯磺酸，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟，苯磺酸催化直链十二烷基酚聚氧乙醚(烷基酚聚氧乙烯醚，R＝12，n＝150)和邻苯二甲酸酐发生酯化反应；升温至110℃，并以150转/分钟的搅拌速度搅拌、回流反应4小时；最后除去分水器中的水，利用真空泵抽除甲苯，冷却至室温，得到所述表面活性剂，该表面活性剂呈淡黄色膏体状。

[0028] 比较例

[0029] 选取书本废纸与办公废纸重量比为7:3的原料300克，生物酶脱墨剂0.3克(根据中国发明专利ZL200410052468.1配制，含有酶活10万U的脂肪酶和酶活3万U的纤维素酶)，在生物酶脱墨剂中不添加本发明的表面活性剂，利用碎浆机碎解废纸，碎浆温度为40℃，碎浆时间为20分钟，碎浆浓度为15％；然后稀释废纸浆，用浮选机浮选油墨，浮选温度为40℃，浮选时间为10分钟，浮选浓度为1％；浮选后抄片，电热烘干后检测。

[0030] 选取书本废纸与办公废纸重量比为7:3的原料300克，生物酶脱墨剂0.3克(根据中国发明专利ZL200410052468.1配制，含有酶活10万U的脂肪酶和酶活3万U的纤维素酶)，在生物酶脱墨剂中添加废纸重量1％的本发明实施例1、2、3、4或5制得的表面活性剂，利用碎浆机碎解废纸，碎浆温度为40℃，碎浆时间为20分钟，碎浆浓度为15％；然后稀释废纸浆，用浮选机浮选油墨，浮选温度为40℃，浮选时间为10分钟，浮选浓度为1％；浮选后抄片，电热烘干后检测。

[0031] 白度根据国家标准方法GB8940.1，采用数字白度仪YQ-Z-48B测定；残余油墨浓度采用残余油墨检测仪ERIC950基于扫描仪的图像分析技术测定，使用软件Autospec测量系统，测定残余油墨浓度。不添加本发明的表面活性剂和添加本发明各实施例制得的表面活性剂的脱墨效果见表1。