利用阴离子设备制备阳离子分散松香胶
河南省道纯化工技术有限公司 牛华
摘要：本文论述了阴离子分散松香胶的现状与发展，以及如何利用现有阴离子设备制备阳离子分散松香胶，文章包括了设备造型改造、原料选择、原料配比、工艺实施等。
一、我国阴离子分散松香胶现状及发展
我国阴离子分散松香胶的研制始于1980年，原轻工部造纸所和北京制浆造纸试验厂合作生产阴离子分散松香胶以代替传统的普通松香皂化胶和马来松香皂粉，1984年成功研制出8084乳化剂在北京洗涤剂厂生产，并在全国各地造纸厂推广使用，新乡造纸厂、郑州造纸厂、福州造纸厂都上马了设备自制自用，但由于当时工艺不够完善，8084乳化剂质量不够稳定，最终没能成功推广。上海造纸所也开展了这方面的研究，并在苏州木渎合成洗涤剂厂生产8627乳化剂，在上海长江造纸厂建设分散胶生产装置，同样由于乳化剂和工艺原因也没能得到推广，至1986年化工部门开始这方面的研究和开发，尤其在乳化剂合成方面进行了攻关，中科院成都有机所、杭州化工研究所、河南省道纯化工技术限公司（原郑州市园艺化工厂）也都开展了这方面的研究，并主张分散松香胶的商品化生产。1988年分散松香胶小试均获成功，1989年河南道纯化工公司在国内首家建成了1000t/a商品化分散松香胶装置，产品在保定604厂、中牟造纸厂、沅江造纸厂、岳阳造纸厂进行了应用，取得了明显效果，由于阴离子分散松香胶工艺简单，设备投资少，国内纷纷上马，最多时一个省竞达20～30家之多，技术参差不齐，质量不甚稳定，大浪淘沙，许多助剂厂又纷纷倒闭或转产，至2002年全国仍有阴离子分散松香生产企业200多家，由于竞争激烈，价格一跌再跌，由当初的6000元/t左右降至现在的3300元/t左右，加之松香涨价因素，阴离子分散松香胶已无利可图，相关企业举步维艰。
国内阴离子分散松香胶一般均采用常压转相法，包括日本荒川和梧州松脂厂合资建设的梧州荒川化工公司、杭州化工所和日本播磨合建的杭州播磨化工公司均采用此工艺，由于该工艺设备投资较小，工艺易于掌握，因而制造成本相对较低。阴离子分散松香胶成本一般由三部分构成：一是原材料成本、二是水电汽成本、三是人工成本，原料成本受松香价格影响极大，以2003年新松香价计松香4600元/t，顺酐7600元/t，乳化剂4000元/t，则松香胶成本为2300＋90＋600＝2990元/t，水电汽成本为100元/t，人工成本200元/t，则每吨成本为3290元/t，若按3300元/t出售，加上税收，利润将成为负值，然而为了竞争各企业纷纷采取丢利润不丢市场的战略，造成整个阴离子分散松香胶市场进退维谷、艰难异常。
由美国赫格力士和上海氯碱合资建设上海赫格力士公司生产的阳离子分散松香胶却一枝独秀，由于该阳离子分散松香胶用量不及阴离子分散松香胶的1/2，硫酸铝用量也仅有1/3～1/2，其售价在高达6700元/t的情况下，给造纸企业带来的利润仍然比阴离子分散松香胶高。几年来国内各助剂厂也想上马阳离子分散松香胶，然而由于投资太大，技术复杂，而没能有一家“本土”企业来制造阳离子分散松香胶。
2003年随着新型阳离子表面活性剂的开发成功，使得逆转工艺制备阳离子分散松香胶成为可能，原有的阴离子设备只需稍加改进即可“换汤不换药”的制备阳离子分散松香胶，成本低于高压均质法，但质量不低于此工艺所生产的产品。
二、我国现行阴离子分散松香胶设备
我国目前阴离子分散松香制备多采用如下工艺
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所采用设备均为国产设备，一般有2个松香熔融釜，一个乳化剂高位槽，一个水高位槽，一台高速乳化釜，2个冷却釜，生产能力一般为每套1500t/a，关键设备选用500L高速乳化釜。该高速釜最高转速可达1600rpm/min，0～1600rpm/min无极变速，加热方式有直火加热、导热油炉加热，电加热和蒸汽加热，操作采用间歇式，每釜乳化时间约需45分钟，每批投料约100～150kg，出产品200～300kg，产品固含量一般控制在50％，该套设备在国内的使用基本成熟，只要严格控制工艺，产品质量没有问题。
而制造阳离子分散松香胶基本也就需要这些设备，只是在产品后处理时添加一台1t/h的超声波匀化机即可，产品生产能力可提高1/3。
三、阳离子分散松香胶用原料
阳离子分散松香胶用主要原料仍为蒸汽特一级脂松香，马来松香和改性松香可以自制也可外购，专用乳化剂由高分子乳化剂和季铵盐及少量阴离子复配而成，现用现配，水仍使用去离子水，主要原料用量列表如下：（以1500t/a计）
脂松香 500t/a
高分子活性剂 90t/a
季铵盐 60t/a
阳离子活性剂 0.5t/a
四、阳离子分散松香胶制备工艺
1.马来松香制备
将普通松香300kg，顺酐45kg共同加入反应釜，升温到165℃停止加热，温度自然升至190～200℃，在此温度保温2.5小时，出料，冷却，即得115马来松香。
2.乳化剂配制
高分子表面活性剂（X-33）18kg，季铵盐活性剂（Y-20）12kg，阴离子活性剂（Z-403）1kg，先将X-33、Y-20混合均匀，加热到80℃，搅拌下加入用4kgH2O稀释1kgZ-403溶液，搅匀在0.5小时内用完，不可长时间放置，否则会降低乳化力。
3.乳化
乳化是制备阳离子分散松香胶的关键，将普通松香50kg，马来松香30kg，改性松香20kg加入熔化釜，熔化完毕放入乳化釜，加热到160～180℃，开始加入已备好的乳化剂，边加边搅拌，搅拌速以300～600rpm/min为宜，乳化剂加完开始加入90～100℃去离子水，加水速度每分钟2～3kg为宜，随着水的加入物料出现黑白相间条纹，转相开始，粘度逐渐变大，到极大时又突然变小，物料变白，转相结束，物料从W/O转为O/W型，此时搅拌速度约1200～1600rpm/min。
4.冷却
冷却是制备阳离子分散松香胶不可忽视的一环，物料转相完毕应迅速降低搅拌速度，将物料放入冷却釜，以最快速度将体系温度降低，也可将用于调整浓度的冷水迅速加入，以降低温度，防止已分散颗粒的再度凝结。冷却料温降到38℃以下，加入稳定剂和PH值调节剂，使物料PH值在2～4之间。
5.匀化
将产品迅速通过超声波匀化器进行充分匀化，以使稳定剂均匀分布在颗粒之间，保证颗粒不再沉淀或凝结，使产品稳定。
6.产品质量
采用该工艺制得阳离子分散松香胶可达到如下指标：
1.外观：乳白色液体
2.电性：正电性
3.固含量：≥35％
4.PH值：2～4
5.分散性：冷水中极易分散
6.粒度：0.3～0.4mm≥85％
7.机械稳定性：合格（以3000rpm/min离心5分钟无松香沉淀）
8.贮存稳定性：合格（以25℃6个月不分层，不沉淀）
9.冰冻实验：合格（-5℃结冰，5℃以上稳定）
五、总结
利用现有的阴离子设备制备阳离子分散松香胶不愧是产品更新换代的最佳途径，生产时只需添加一台匀化器，代替昂贵的高压均质机，采用原有工艺即可生产出品质优良的阳离子分散松香胶。