湖南造纸
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35
页
)
具体方案如下
:
将一定量的二甲胺水溶液
(40% )
、三乙烯四胺、
DMC
加入烧瓶中
, 在一定温度下滴环氧氯丙烷, 滴加
完必后在
70- 80℃
下保温
, 直至产物粘度达到要求,
反应结束加水调节产物固含量为
50%
, 并用稀盐酸
调
pH
为
5.5
, 得到无色一淡黄色粘稠的液体。
1.3
产物质量标准
产物以进口同类产品
A- 159
的质量指标为标准
,
相关数据见表
1
:
表
1 A- 159
的质量指标
其中产物粘度及正电荷量即阳离子度对阴离子
垃圾捕捉剂来说是至关重要的指标。
2
结果与讨论
2.1
温度对产物粘度、色泽的影响
2.1.1
滴加温度对产物粘度、色泽的影响
我们发现
, 反应时的温度对产物的粘度、色泽有
很大的影响
, 特别是滴加温度, 具体数值见表
2
。
表
2
滴加温度对粘度、色泽的影响
从表
2
中可以看出低温滴加比高温滴加所得产
物粘度大
, 同时滴加温度越高产物色泽也越深, 这主
要是有机胺在空气中遇高温极易变色导至产物颜色
加深。因此在实验中将滴加时的温度控制在
30℃
以
下以确保产物有一个合适的粘度。
2.1.2
保温温度对产物粘度、色泽的影响
由于反应为逐步聚合反应
, 因此随着反应时间的
延长
, 产物粘度不断增加, 同时产物粘度增长速率还
与保温温度有关
, 具体见表
3
。
表
3
保温时间、温度对粘度、色泽的影响
从表
3
可以看出
, 保温温度低, 达到粘度所需时
间 长
, 但保温温度超过
70℃
, 反应时间缩短有限、产
物色泽较深
, 因此从工业化可行性、产品性能综合考
虑
, 保温温度确定为
70℃
。
另外
, 由于二甲胺和环氧氯丙烷的反应为放热反
应
, 滴加完毕若冷却跟不上反应物的温度会自动升
高
, 因此此时将温度控制在
60℃
以下非常重要。因为
在实验中我们发现此时的温度对产物的色泽有很大
的影响
, 温度越高颜色越深, 若温度冲到
80
0
C
, 即使时
间很短
, 产物的颜色将加深至茶色。这主要是因为此
时物料中还含有大量未反应的有机胺
, 温度过高导至
产物颜色加深。
2.2
物料及其摩尔比对反应产物性能的影响
物料配比的改变对产物的色泽、粘度和阳离子度
等各项指标都有很大的影响。
2.2.1
二甲胺与环氧氯丙烷的摩尔比
我们以二甲胺和环氧氯丙烷等摩尔的原则进行
反应
, 即采用方案
A
。因为根据资料
[4]
介绍在等摩尔条
件下
, 所得产物阳离子度最高。反应具体情况见表
4
。
表
4
二甲胺与环氧氯丙烷的摩尔比对产物性质的影响
注
:
A- - 3: 自合成产物; A- 159: 进口产品
从表
4
可以看出尽管所得产物外观、电荷等指标
与进口产品较接近
, 但在实验中我们发现, 反应的后
期粘度很难增加
, 所得产物粘度粘度较低, 达不到
A- 159
所要求的粘度指标。为此我 们 对 配 方 进 行 调
整
, 采用添加交联剂的方法, 增加产物粘度。
2.2.2
用三乙烯四胺部分替代二甲胺
三乙烯四胺属多烯多胺
, 更易形成交联结构, 因
此用三乙烯四胺部分替代二甲胺达到提高产物的粘
度目的。具体数据见表
5
。
表
5
用三乙烯四胺替代二甲胺对产物性质的影响
注
:
B- 2: 三乙烯四胺: 环氧氯丙烷为 0.95: 0.05(摩尔比)
B- 5: 三乙烯四胺: 环氧氯丙烷为 0.92: 0.08(摩尔比)
从上表还可以看出用三乙烯四胺部分替代二甲
胺虽然可使粘度增加
, 但另一方面会导致产物的阳离
子度降低。同时在同样的实验条件下
, 三乙烯四胺含
量越高
, 阳离子度越低, 产物的颜色也越深。
2.2.3
阳离子剂
DMC
的影响
由表
5
可知加入三乙烯四胺虽使产物的粘度指
标达到
A- 159
产品的要求
, 但阳离子度的下降仍对产
物质量有着较为严重的影响。为了提高阳离子度
, 我
们在三乙烯四胺部分替代二甲胺的同时加入了少量
的阳离子剂甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺
(DMC)
。
将合成产物送相关纸厂进行检测
, 并与用方案
A
、方
案
B
所合成样品进行了比较
, 具体数据见表
6
。
从表
6
可知
, 阳离子剂的添加不但提高了阳离子
度
, 同时产物粘度也增长较快, 各项指标已达到进口
外观
无色至淡黄色
固含量
(%)
50.±0.5
比重
(g/mL)
1.16
粘度
(25
0
C、mPa.s )
600- 900
pH 电荷(10
6
库仑
)
5.5
> 30
滴加温度
(
0
C)
保温时间
(min) 粘度(25
0
C、mPa.s )
色泽
26℃
40℃
300
300
590
213
无色或浅黄色
柠黄色
保温温度
(℃)
达到所需粘度时间
(
h)
色泽
50℃
60℃
70℃
80℃
30
12
6
5.5
无色
浅黄色
浅黄色
柠黄色
外观
无色
无色
批号 固含量
(%) 比重(g/mL) 粘度(mPa.s ) pH 电荷(10
6
库仑
)
A- 3
50.3
A- 159
50.1
1015
345
1.16
836
5.3
29.7
5.5
31.7
批号
固含量
(%) 比重(g/mL) 粘度(mPa.s ) pH 电荷(10
6
库仑
)
A- 159
50.2
1016
797
5.3
31.3
B- 2
B- 5
50.3
50.5
1.16
1015
824
817
5.3
5.6
28.4
26.9
造纸化学品与应用
21