一種羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢紙脫墨技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可用于廢紙脫墨的表面活性劑，特別涉 及一種羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著造紙工業(yè)的發(fā)展，其對紙的質(zhì)量和環(huán)保要求日益嚴格。廢紙回收作為城市森 林，對其充分利用，不僅可以節(jié)約原生纖維原料、降低成本、降低能耗，還可以減少固體物排 放，保護環(huán)境。因此，加強廢紙回收利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，支持可持續(xù)發(fā)展，具有良好的經(jīng)濟 效益和環(huán)境效益。廢紙脫墨是廢紙二次利用的重要途徑，其關(guān)鍵技術(shù)就是脫墨劑的研制和 開發(fā)。
[0003]目前，國內(nèi)使用的廢紙脫墨劑多為低分子表面活性劑及其復配產(chǎn)品，或從國外進 口的產(chǎn)品，但是，隨著廢紙漿用化學助劑的研制和日新月異的印刷技術(shù)，油墨品種的不斷增 多，油墨之間的作用，使得廢紙脫墨變得越來越困難，現(xiàn)有的脫墨劑已經(jīng)不能滿足市場的需 求，所以，開發(fā)出新型、高效、應用范圍廣的脫墨劑勢在必行。
[0004] 合成具有高分子表面活性劑結(jié)構(gòu)的脫墨劑，使其在廢紙脫墨過程中因其結(jié)構(gòu)體現(xiàn) 出較好的分散性、乳化性、穩(wěn)泡性。目前對于高分子表面活性劑的研究越來越多，但是將其 應用于廢紙脫墨方面少之又少，因此合成新型高分子脫墨劑是造紙工業(yè)關(guān)注的方向之一， 往往合成的這類脫墨劑不僅能單獨使用，還可以和現(xiàn)有的低分子脫墨劑進行復配使用，兩 者可進行性能互補，更好地提高脫墨效果，所以其具有廣闊的發(fā)展應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑及其制備方法和應用， 該羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑具有良好的脫墨效果。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑，其化學結(jié)構(gòu)式如下式所示，
[0008]
[0009]其中n= 7或9。
[0010] 羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 1)將Amol異氟爾酮二異氰酸酯加入反應器中，攪拌下加熱至50~70°C;
[0012] 2)在攪拌條件下將Bmol烷基醇聚氧乙烯醚滴加入反應器中，滴加完后繼續(xù)攪拌 并保溫反應60~120min;
[0013] 3)在攪拌條件下將Cmol酒石酸加入反應器中，在90~110 °C下繼續(xù)反應 120~240min，然后降至室溫，得到羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑；其中A:B:C= (1.9~ 2. 3) :2:1〇
[0014] 所述步驟1)中的攪拌速度為200~300r/min。
[0015] 所述步驟2)中的攪拌速度為400~500r/min，烷基醇聚氧乙烯醚的滴加速度為 6 ~20 滴 /min。
[0016] 所述步驟2)中的烷基醇聚氧乙烯醚為月桂醇聚氧乙烯醚-7或月桂醇聚氧乙烯 醚_9〇
[0017] 所述步驟2)中在滴加完烷基醇聚氧乙烯醚后要向反應器中加入DmL丙酮，B:D= 2: (10 ~20)〇
[0018] 所述步驟3)中的攪拌速度為200~300r/min。
[0019] 所述步驟3)中將酒石酸一次投料加入反應器中，或者以兩次或三次分批加料的 方式將酒石酸加入反應器中，其中兩次分批加料時每次加入一半的酒石酸，投料間隔為 20~25min;三次分批加料時每次加入三分之一的酒石酸，投料間隔為10~15min。
[0020] 所述的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑作為脫墨劑在廢舊雜志紙脫墨中的應用。
[0021] 所述的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑在制備脫墨劑中的應用。
[0022] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
[0023] 本發(fā)明制備的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑與市售低分子脫墨劑相比，其分子量 更大，并且其分子結(jié)構(gòu)特殊，具有羧基和烷基醇聚氧乙烯醚（AE0)非離子表面活性劑的結(jié) 構(gòu)部分，其對油墨的分散、捕集及乳化能力更強，可單獨作為脫墨劑進行廢紙脫墨，脫墨效 果好，再生出的紙張白度高，殘余油墨少。而且還可與市售低分子脫墨劑進行復配，用于制 備對廢紙進行脫墨的脫墨劑，復配制得的脫墨劑同樣具有優(yōu)于市售脫墨劑的脫墨效果，再 生紙張白度高，殘余油墨少，特別適用于廢舊雜志紙的浮選脫墨，因此該羧酸型氨基甲酸酯 表面活性劑具有良好的應用前景。
[0024] 本發(fā)明提供的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的制備方法簡單易行、原料易得，制 備周期短，制備成本較低，反應溫度低，所需的反應設備簡單常見，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0025] 進一步的，本發(fā)明在制備過程中向反應器內(nèi)加入丙酮，加入丙酮后能夠降低反應 體系的粘度，有利于反應的后續(xù)進行。而且不加入丙酮時制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活 性劑長期放置變?yōu)榛鞚嵋海环€(wěn)定，而加入丙酮后制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑澄 清透亮，穩(wěn)定性好，賣相佳。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實施例3制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的紅外吸收光譜圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實施例3制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的1H-NMR譜圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0029]本發(fā)明提供的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑，其化學結(jié)構(gòu)式如下式所示，
[0030]
[0031] 其中n = 7或9。
[0032] 本發(fā)明提供的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的制備方法，其反應原理如下：
[0033] 第一步反應：
[0034]
[0037] 下面以具體實施例，對本發(fā)明的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的制備方法作進一 步的詳細描述，并對制備出的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的脫墨效果進行了測試。
[0038] 實施例1 :
[0039] 1)先將2. 2mol異氟爾酮二異氰酸酯（iroi)加入反應器中，在200r/min的攪拌速 度下加熱至50°C;
[0040] 2)然后在400r/min的攪拌速度下將2mol月桂醇聚氧乙烯醚-9 (AE0-9)以6d/ min的滴速緩慢加入反應器中，并加入10mL丙酮進行降粘，滴加完后繼續(xù)攪拌并保溫反應 60min；
[0041] 3)再在200r/min的攪拌速度下將lmol酒石酸在一次投料快速加入反應器中，在 90°C的反應溫度下繼續(xù)反應120min至反應結(jié)束，然后降至室溫，得羧酸型氨基甲酸酯表面 活性劑。
[0042] 實施例1制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑單獨作為脫墨劑用于廢紙脫墨，記 為脫墨劑-1。
[0043] 實施例2 :
[0044] 1)先將2. 2mol異氟爾酮二異氰酸酯（iroi)加入反應器中，在250r/min的攪拌速 度下加熱至60°C;
[0045] 2)然后在450r/min的攪拌速度下將2mol月桂醇聚氧乙烯醚-9 (AE0-9)以10d/ min的滴速緩慢加入反應器中，并加入15mL的丙酮進行降粘，滴加完后繼續(xù)攪拌并保溫反 應 90min;
[0046] 3)再在250r/min的攪拌速度下將lmol酒石酸在一次投料快速加入反應器中，在 l〇〇°C的反應溫度下繼續(xù)反應150min至反應結(jié)束，然后降至室溫，得羧酸型氨基甲酸酯表 面活性劑。
[0047] 實施例2制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑單獨作為脫墨劑用于廢紙脫墨，記 為脫墨劑-2。
[0048] 實施例3 :
[0049] 1)先將2. 2mol異氟爾酮二異氰酸酯（iroi)加入反應器中，在250r/min的攪拌速 度下加熱至65°C;
[0050] 2)然后在450r/min的攪拌速度下將2mol月桂醇聚氧乙烯醚-9 (AE0-9)以15d/ min的滴速緩慢加入反應器中，并加入15mL的丙酮進行降粘，滴加完后繼續(xù)攪拌并保溫反 應 90min;
[0051] 3)再在250r/min的攪拌速度下將lmol酒石酸在一次投料快速加入反應器中，在 105°C的反應溫度下繼續(xù)反應180min至反應結(jié)束，然后降至室溫，得羧酸型氨基甲酸酯表 面活性劑。
[0052] 實施例3制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑單獨作為脫墨劑用于廢紙脫墨，記 為脫墨劑-3。脫墨劑-3的分子結(jié)構(gòu)式如下式所示。
[0053]
[0054]其中 n=9。
[0055] 下面對脫墨劑-3進行IR和1H-NMR分析
[0056]1.脫墨劑-3的紅外光譜圖
[0057]圖1為實施例3制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的紅外吸收光譜圖，由圖 1可見，其主要吸收峰及其歸屬為：3350cm1為氨基甲酸酯鏈節(jié)中N-H的伸縮振動吸收峰； 2855~2923cm1為飽和C-H對稱與不對稱伸縮振動吸收峰；1722cm1附近的吸收峰為氨基 甲酸酯鏈節(jié)中羰基C= 0和羧酸中C= 0的伸縮振動吸收峰；1546cm1為氨基甲酸酯鏈節(jié)中 N-H的彎曲震動和C-N伸縮振動合頻峰；1462cm1為-CH2-的彎曲振動吸收峰；1246cm1為氨 基甲酸酯鏈節(jié)中C-0的伸縮振動吸收峰；1115cm1為聚醚C-0-C的特征吸收峰，在2270cm1 處-NC0的特征伸縮振動吸收峰消失，表明-NC0已經(jīng)反應完全，初步可以斷定實驗得到了預 期產(chǎn)物。
[0058] 2.脫墨劑-3的1H-NMR
[0059] 圖2為本發(fā)明實施例3制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑的1H-NMR譜圖，由圖 2 可知，S(a) = 0? 8 ~1. 07 為IPDI六元環(huán)上的-CH3;S(b) = 1. 16 ~1. 35 為AE0-9 的 烷基鏈上的-CH2- ;S(c) = 1. 34 ~1. 6 為IPDI六元環(huán)上的-CH2- ;S(d) = 2. 59 ~2. 84 為-00CNH-CH2-與N相連的-CH2-上的氫；S(e) = 3. 41 ~3. 65 為-0*CH2CH2-0C0NH-聚醚 碳原子上的H原子；S(f) = 3. 94 ~4. 12 為-0CH2CH2*-0C0NH-;S(g)= 4. 19 ~4. 36 為 酒石酸上的-CH* ;S(h) = 7. 1~7. 32為酒石酸上的-COOH;S= 2. 5和S= 3. 3.為溶 劑DMS0-d6上的D原子。
[0060] 實施例4 :
[0061] 1)先將2. 2mol異氟爾酮二異氰酸酯（iroi)加入反應器中，在300r/min的攪拌速 度下加熱至70;
[0062] 2)然后在500r/min的攪拌速度下將2mol月桂醇聚氧乙烯醚-9 (AE0-9)以20d/ min的滴速緩慢加入反應器中，并加入20mL的丙酮進行降粘，滴加完后繼續(xù)攪拌并保溫反 應 120min;
[0063] 3)再在300r/min的攪拌速度下將lmol酒石酸在一次投料快速加入反應器中，在 ll〇°C的反應溫度下繼續(xù)反應240min至反應結(jié)束，然后降至室溫，得羧酸型氨基甲酸酯表 面活性劑。
[0064] 實施例4制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑單獨作為脫墨劑用于廢紙脫墨，記 為脫墨劑-4。
[0065] 實施例5:
[0066] 1)先將2. 2mol異氟爾酮二異氰酸酯（iroi)加入反應器中，在300r/min的攪拌速 度下加熱至65°C;
[0067] 2)然后在450r/min的攪拌速度下將2mol月桂醇聚氧乙烯醚-9 (AE0-9)以15d/ min的滴速緩慢加入反應器中，并加入12mL的丙酮進行降粘，滴加完后繼續(xù)攪拌并保溫反 應 120min;
[0068] 3)再在250r/min的攪拌速度下將lmol酒石酸在分兩次加入反應器中，每次加入 一半，間隔20min，在100°C的反應溫度下繼續(xù)反應210min至反應結(jié)束，然后降至室溫，得羧 酸型氨基甲酸酯表面活性劑。
[0069] 實施例5制得的羧酸型氨基甲酸酯表面活性劑單獨作為脫墨劑用于廢紙脫墨，