Водная дисперсия оптического отбеливателя

Водная дисперсия оптического отбеливателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к водным дисперсиям одного или нескольких оптических отбеливателей (ОО), которые не нуждаются в дисперсантах или других стабилизирующих добавках для того, чтобы избежать выпадения осадка во время хранения. Оптические отбеливатели представляют собой сульфонированные соединения триазинаминостильбена, которые обладают превосходными свойствами отбеливания бумаги и других целлюлозных материалов.

Водные дисперсии оптических отбеливателей известны в практике. DE-A-2715864 описывает суспензии, которые стабилизированы с использованием анионных, катионных или неионных дисперсантов. US 5076968 описывает использование анионных полисахаридов для получения стабильных при хранении суспензий флуоресцентных отбеливающих агентов. Кроме того, ЕР-А-385374 описывает анионные полисахариды, в особенности, ксантан как стабилизирующие агенты.

Однако любая дополнительная добавка может оказывать вредное влияние во время процесса отбеливания, и поэтому водная дисперсия, не нуждающаяся в каком-либо стабилизирующем агенте, подобном дисперсантам или другим соединениям, будет иметь техническое преимущество.

Неожиданно было обнаружено, что стабильные при хранении водные дисперсии сульфонированных соединений триазинаминостильбена, которые не содержат таких добавок, могут быть получены и с выгодой использованы для оптического отбеливания бумаги, текстиля или других целлюлозных основ.

Поэтому предметом настоящего изобретения является

водная дисперсия, содержащая в качестве активного вещества один или несколько оптических отбеливателей формулы (I)

в которой

R представляет радикал формулы (II), (III) или (IV)

и где оба радикала R могут быть идентичными или различными,

М представляет катион щелочного металла или катион аммония, незамещенный или замещенный С₁-С₂-алкильной или гидроксиалкильной группой, и где наиболее предпочтительным является Na⁺.

Наиболее предпочтительными являются дисперсии, содержащие смесь из 2-4 оптических отбеливателей формулы (I) с различными радикалами R.

Настоящие дисперсии содержат от 10 до 40% мас. активного вещества, предпочтительно от 14 до 26% мас. активного вещества.

Если требуется, настоящие суспензии могут содержать дополнительно от 0,01% до 0,5% мас. антивспенивателя или биоцида, или обоих соединений в указанных количествах.

Оптические отбеливатели формулы (I) являются известными веществами и могут быть получены известными способами, как описано в примерах.

Настоящие дисперсии готовятся без использования каких-либо дисперсантов или стабилизирующих агентов и тем не менее являются стабильными при хранении. Это оказалось совершенно неожиданным, так как в предшествующей практике такие дисперсии всегда нуждались в некоторых добавках для того, чтобы получить стабильную суспензию. Поэтому следующим предметом настоящего изобретения является способ приготовления таких дисперсий, отличающийся тем, что горячую органическую фазу, полученную при синтезе оптического отбеливателя, перемешивают в холодной воде, дают ей остыть до температуры окружающей среды при непрерывном перемешивании, вводят затравку 0,1%-1% мас. ранее полученной дисперсии и, наконец, разбавляют до нужной крепости.

Настоящие дисперсии хорошо подходят для безвредного оптического отбеливания бумаги, текстиля или других целлюлозных основ ввиду отсутствия в них возможно мешающих добавок.

Настоящие дисперсии могут быть добавлены непосредственно в суспензию целлюлозной пульпы обычно в количестве от 0,1 до 5%, предпочтительно от 1 до 3% мас. в расчете на сухое волокно и используются для приготовления бумажного полотна, которое затем отжимают и сушат.

Настоящие дисперсии могут быть также добавлены непосредственно в водные покрывающие композиции, которые могут быть приготовлены путем смешения мела или других белых пигментов, одного или нескольких диспергирующих агентов, первичного латексного связующего и, возможно, вторичного связующего и, возможно, других добавок. Обычно используют от 0,1 до 5%, предпочтительно от 1 до 3% мас. в расчете на сухое волокно настоящих дисперсий для покрывающей композиции, которую затем наносят на бумажное полотно и затем сушат покрытое бумажное полотно.

Нижеследующие примеры более подробно поясняют настоящее изобретение.

ПРИМЕРЫ

Если не указано иное, % означают % мас.

Общий синтез

Синтез суспензии оптического отбеливателя (ОО) проводят в воде. Хлорангидрид циануровой кислоты суспендируют в воде, содержащей агент смачивания и лед. Добавляют водный раствор 4, 4'-диамино-2,2'-стильбенсульфоновой кислоты при 0°С-5°С, поддерживая рН 4-6 разбавленным раствором гидроксида натрия. После того, как добавление завершено, реакционную смесь перемешивают дополнительно в течение часа, давая температуре подняться до ~10°С. Затем добавляют анилин и реакционную смесь медленно нагревают до 60°С, поддерживая рН 6-8 добавлением разбавленного раствора гидроксида натрия. Затем реакционную смесь перемешивают в течение еще одного часа при 80°С и добавляют продукт присоединения моноэтаноламина и акриламида. Реакционную смесь нагревают до кипения с обратным холодильником и поддерживают рН 8-9 добавлением разбавленного раствора гидроксида натрия. После того, как реакция завершена, смесь охлаждают до 80°С - 90°С и мешалку останавливают. Нижний органический маслянистый слой сливают при перемешивании в достаточно холодную воду, чтобы получить содержание активных веществ 20-40%. Смесь перемешивают и охлаждают до окружающей температуры и вводят затравку 0,5% ранее приготовленной дисперсии. Продукт кристаллизуется в виде густой дисперсии. Эту дисперсию перемешивают в течение 5-12 часов и разбавляют холодной водой до требуемого содержания активных веществ. Перемешивание продолжают еще один час и дисперсию оптического отбеливателя упаковывают в контейнеры.

Пример 1

Горячее масло с конечной стадии реакции (500 г с содержанием активного вещества 51%) добавляли при перемешивании к 411 мл холодной воды. Образовывался раствор, который содержит 28% активного ОО по анализу интенсивности УФ-спектра. Этот раствор охлаждали при перемешивании до температуры окружающей среды (20-25°С) и вводили 50 г затравки ранее приготовленной дисперсии, во время периода охлаждения ОО выкристаллизовывается и смесь загустевает. Перемешивание продолжали в течение 5 часов и затем густую суспензию разбавляли добавлением 390 мл холодной воды и перемешивание продолжали в течение еще одного часа. Это дает дисперсию с содержанием активных веществ 20%. Дисперсия имеет бледно-желтый цвет и, хотя происходит небольшое выпадение осадка за период в несколько недель, дисперсия легко восстанавливается слабым перемешиванием.

Пример 2

Повторяли пример 1, но на этот раз добавляли 1,14 г антивспенивателя (Dispelair CF531 от Blackburn Chemicals) вместе с 1,14 г биоцида (Nipacide CFB).

ПРИМЕР 3: Ввод в бумажную массу

Метод А

200 г суспензии бумажной массы (2,5% водная суспензия 50%-ной смеси пульп отбеленной мягкой древесины и твердой древесины, измельченной до степени помола примерно 20°SR) (SR означает Schopper Riegler, это эталонное измерение в бумажной промышленности измеряет трудность, с которой вода дренируется из пульпы) отмеряли в стакан и перемешивали. Суспензию перемешивали в течение одной минуты и добавляли р% продукта примера 1 (р=0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,0, 1,4; 1,8 и 2,0; р=0 представляет контроль). После добавления смесь перемешивали в течение еще одной минуты. Затем смесь разбавляли до одного литра и формировали бумажный лист на лабораторной машине для отлива бумаги (по существу это цилиндр с проволочной сеткой на дне - цилиндр частично заполняют водой, добавляют суспензию бумажной массы, затем продувают воздухом, чтобы гарантировать, что пульпа хорошо диспергирована, затем используют вакуум и суспензию пульпы протягивают через проволоку, оставляя бумажный лист, этот лист снимают с проволоки, отжимают и сушат). Лист оставляют в увлажнительной камере до достижения равновесия и затем измеряют белизну, используя спектрофотометр Minolta CM-700d. Измеренные значения показали неожиданно высокую степень белизны и выход.

Таблица 1Результаты ввода в бумажную массу (Метод А)
Концентрация в расчете на сухое волокно, %	Белизна CIE стандартного OO	Белизна CIEпродукта примера 1
0	77,4	77,4
0,2	118,1	118,3
0,4	125,8	125,6
0,8	137,8	137,2
1,2	140,7	140,5
1,6	145	144,9
2	147,1	147,9

ПРИМЕР 4: Ввод в покрытие

Готовили покрывающую композицию, содержащую 3000 частей мела (мелкий белый высокочистый карбонат кальция с плотностью 2,7 по ISO 787/10, имеющийся в продаже под торговой маркой HYDROCARB 90 от OMYA), 1932 части воды, 16 частей анионного диспергирующего агента (такого как Polysaltz S от BASF) и 600 частей латекса (имеющегося в продаже под торговой маркой Latex XZ 95085,01 от Dow Chemicals). К покрывающей композиции добавляли при перемешивании заданное количество продукта примера 2 (0; 0,313; 0,625; 0,938; 1,25 и 1,875 ммоль/кг относительно к оптическому отбеливателю) и содержание твердого вещества доводили до 55% добавлением воды. Затем приготовленную таким образом покрывающую композицию наносили на лист основы отбеленной технической бумаги плотностью 75 г/м² с нейтральной грунтовкой (с обычным димером алкилкетена), используя автоматический проволочный штанговый аппликатор с нестандартной установкой скорости и стандартной нагрузкой на штангу. Бумагу с нанесенным покрытием сушили в течение 5 минут при 70°С в токе горячего воздуха. Высушенной бумаге давали кондиционироваться, затем измеряли белизну по CIE, используя калиброванный спектрофотометр Minolta CM-700d. Измеренные значения показали неожиданно высокую степень белизны и выход.

Таблица 2Результаты ввода в покрытие для примера 2
Концентрация в расчете на сухой пигмент, %	Белизна CIE стандартного ОО	Белизна CIE продукта примера 1
0	92,4	92,4
0	96,4	96,8
1	100,5	100,1
1,5	101,8	102
2	101	101,1
3	99,6	100

Настоящие дисперсии показали превосходные отбеливающие свойства.

1. Стабильная при хранении водная дисперсия оптического отбеливателя, не содержащая диспергаторов и стабилизаторов, характеризующаяся тем, что она содержит 20-40% активного вещества, представляющего собой один или несколько оптических отбеливателей, полученных последовательным взаимодействием хлорангидрида циануровой кислоты с 4,4'-диамино-2,2'-стильбенсульфокислотой, анилином и продуктом взаимодействия моноэтаноламина с акриламидом.

2. Дисперсия по п.1, содержащая от 10 до 40 мас.% активного вещества.

3. Дисперсия по п.2, содержащая от 14 до 26 мас.% активного вещества.

4. Дисперсия по п.1, содержащая дополнительно от 0,01 до 0,5 мас.% антивспенивателя, или биоцида, или обоих соединений в указанных количествах.

5. Способ приготовления дисперсии согласно любому из пп.1-4, отличающийся тем, что горячую органическую фазу, полученную при синтезе оптического отбеливателя с использованием хлорангидрида циануровой кислоты, 4,4'-диамино-2,2'-стильбенсульфокислоты, анилина и продукта взаимодействия моноэтаноламина с акриламидом, перемешивают в холодной воде, дают ей остыть до температуры окружающей среды при непрерывном перемешивании, вводят затравку 0,1-1 мас.% ранее полученной дисперсии и далее разбавляют до 20-40%-ной концентрации.

6. Использование дисперсии согласно любому из пп.1-4 для оптического отбеливания бумаги или других целлюлозных основ.

7. Способ отбеливания бумаги, включающий следующие основные стадии:подготовку суспензии целлюлозной массы;добавление от 0,1 до 5 мас.% в расчете на сухое волокно дисперсии согласно любому из пп.1-4;приготовление бумажного полотна из указанной суспензии целлюлозной массы;отжим и сушку полотна.

8. Способ отбеливания бумаги, включающий следующие основные стадии:приготовление водной покрывной композиции путем смешения мела или других белых пигментов, одного или нескольких диспергирующих агентов, первичного латексного связующего и, возможно, вторичного связующего и, возможно, других добавок;добавление от 0,1 до 5 мас.% в расчете на сухое волокно дисперсии согласно любому из пп.1-4;нанесение покрывающей композиции на бумажное полотно;сушку покрытого бумажного полотна.