水杨酸酯型显色材料的开发与生产

刘玉明

(安徽五洲集团 ,安徽巢湖 238300)

水杨酸酯型显色材料的开发与生产

刘玉明

(安徽五洲集团 ,安徽巢湖 238300)

研究了水杨酸酯树脂的多价金属盐显色材料及分散液的制法,并对生产条件和影响因素进行了分析。

水杨酸酯树脂;显色材料;开发;生产

1 前言

目前,无碳复写显色材料主要有活性白土类、酚醛树脂类、芳香族羧酸类等,它们各有不同的特性。活性白土类显色材料,显色速度快,显色密度高,但易发生黄变,耐水耐老化性能差。酚醛树脂类显色材料显色密度高,耐水耐老化性能好,但显色速度慢。芳香族羧酸类显色材料显色速度快,显色密度高,耐老化性能差[1]。

随着市场竞争的日益激烈,显色材料的生产技术日益完善,产品性能也在日益提高,对显色材料的要求越来越高。我们在第一代“烷基水杨酸改性酚醛树脂”型显色材料的基础上,开发了第二代“水杨酸酯”型显色材料,综合各种显色材料的优点,合理选择配方,制备的新型显色材料具有以下优点:①显色密度高;②显色速度快,并在低温下仍有较快的显色速度;③稳定性好,在储存过程中显色能力不会降低;④抗老化能力强。

2 试验部分

通过对各种显色材料性能比较,研究开发了水杨酸酯树脂的多价金属盐显色材料。该显色材料由水杨酸或其衍生物在酸催化剂及有机溶剂的存在下,与苯乙烯或其衍生物反应[2];然后将得到的反应物经中和、除去溶剂,再与多价金属化合物反应,并经过滤、水洗、干燥得到水杨酸树脂的金属盐,将水杨酸树脂的金属盐研磨粉碎分散在水性介质中[3],得到稳定的水性分散体。试验配方如表1。

表1 水杨酸酯型显色材料

2.1 树脂合成

在装有搅拌器的四口烧瓶中加入水杨酸、C2H4Cl2搅拌升温至 45℃,加入苯乙烯和 H2SO4,加料完后保温搅拌一定的时间,反应结束后,加入10%NaOH溶液中和,控制反应终点 pH值为 7.2,再减压蒸馏,脱除溶剂,控制蒸馏温度不得过高,再加入 15%的ZnSO4溶液,搅拌一定的时间,并控制反应温度,反应结束后过滤、水洗,并将滤饼干燥,得到显色材料树脂[4]。

2.2 分散液的制备

将干燥的显色材料树脂加入乳化机中,升温溶融,在高速搅拌下,加入 PVA溶液,高速分散一定的时间,再加入消泡剂等助剂,制得显色材料分散液。所制显色材料分散液经权威部门检测和客户试用,各项性能指标达到国际先进产品水平。

3 生产开发

根据试验配方和条件,确定生产工艺和设备,在2000 L反应釜生产线上放大生产。

3.1 工艺流程

3.2 生产条件的确定

①合成:反应温度控制在 45℃±1℃,苯乙烯和 H2SO4加完后要保温反应 8h。②中和:加入10%的NaOH,因为该反应属于两相反应,有一定的反应时间,反应终点 pH值控制在 7.2～7.3。③脱溶剂:减压蒸馏,控制温度≤85℃,蒸馏压力 -0.06～0.09MPa。④加锌反应:加入 15%的ZnSO4溶液,搅拌 1h,控制反应温度,不得过高。⑤过滤水洗:用板框压滤机,反复用去离子水洗涤。⑥干燥:将滤饼放在不锈钢烘箱内真空干燥,控制温度≤85℃,树脂固含量控制在 98% ±1%。⑦分散工艺:将干燥的树脂投入乳化釜内,升温加热,使之熔融,加热温度≤100℃,在 2500 r/min的高速搅拌下,加入PVA溶液,再加入去离子水,高速分散,加入消泡剂等助剂,搅拌包装即产品。

3.3 各工序主要影响因素

①合成工序:严格控制反应温度,防止温度高苯乙烯自聚,防止引起副反应。②中和工序:pH值接近中性时,应缓慢加入碱液,防止 pH值过高。③脱溶剂工序:减压蒸馏时升温要缓慢,溶剂要脱净。④加锌工序:严格控制反应温度,正常情况下树脂是膏状的,如呈粘稠状,说明溶剂未脱干净。⑤压滤水洗工序:水洗要彻底,影响分散稳定性。⑥干燥工序:干燥温度要控制好,高温下树脂发生交链,分子量变大,影响到分散和显色性能。⑦分散工序:树脂干燥程度要控制好,PVA溶液加入要缓慢;乳化设备的结构选择要与工艺相适应,采用变频调速,保证高速分散的剪切力。

3.4 常见问题分析

①生产中有时出现块状物质,主要是合成工序加料和反应温度没有严格控制好,有聚苯乙烯产生。②显色材料黏度不稳定,通过实验分析原因如下:一是实验证明随着 Zn+2/COO-比例的增加,最终显色材料的黏度也随着增加;二是干燥温度过高,因为得到的树脂是一个复杂的化合物,在检测已干燥的树脂分子量后,发现同批树脂随着干燥温度的增加,分子量也在增加,证明在干燥过程中,尤其是长时间在高温下树脂本身仍会发生交链;三是加锌反应时,有硬颗粒产生,对产品分散稳定性有影响,主要是溶剂未脱净;四是水洗不完全,仍然有盐存在。

4 结语

本项目跟踪了国际上最新发展的显色材料,以水杨酸酯树脂为体系,该反应产品易得,工艺简单,条件温和,易实现工业化大生产,经生产开发的显色材料产品,各项性能指标均达到国外先进产品水平。

[1]陈 影.无碳复写纸的涂料及发展 [J].西南造纸,2006,2.

[2]USP5382560

[3]JP54 160335

[4]CN1109075A

TQ323.43

A

1003-3467(2010)16-0056-02

2010-07-21

刘玉明 (1962-),男,工程师,从事技术管理工作,电话:(0565)6312999。