技术简介
烷基烯酮二聚体(AKD)是一类不溶于水、呈蜡状的有机化合物,被公认为造纸行业中的一种高性能中性施胶剂。 凭借其卓越的疏水改性能力,AKD被广泛用于提高纸张和纸板的耐水性和可印性,同时也是纺织品和涂料领域中的一种功能性添加剂。
1.化学结构
| 项目 | 规格 |
| 化学名称 | 烷基烯酮二聚体;二烯酮烷基二聚体 |
| 缩写 | AKD |
| 一般分子式 | RCH=C=O-CHR-CO(其中 R 代表 C12–C18 的直链烷基,在造纸施胶应用中通常为 C16–C18) |
| 分子量 | 450–550 g/mol(随烷基链长而变化) |
| CAS登记号 | 7085-85-0(C₁₂–C₁₈ AKD的通用名称) |
| 联合国编号 | 3261(第8类:腐蚀性物质;次要危险:第4.1类易燃固体) |
| 结构特征 | 含有两个通过烷基桥连接的活性酮烯基团(-CH=C=O);疏水的烷基链和活性官能团决定了其上浆性能 |
2.物理与化学性质
| 属性 | 工业级标准 |
| 外观 | 白色至淡黄色蜡状片状物、颗粒或粉末 |
| 熔点 | 40–60°C(造纸最佳温度:45–55°C,对应C16–C18烷基链) |
| 沸点 | 在150°C以上会分解(分解为烷基烯酮和脂肪酸) |
| 密度 | 0.90–0.95 g/cm³(固态,25°C) |
| 溶解度 | 不溶于水;可溶于有机溶剂(矿物油、煤油、甲苯、二甲苯) |
| 闪点 | 180–200°C(闭杯法) |
| 反应性 | 在干燥条件下稳定;接触水、酸或碱时会水解为脂肪酸;在80–120°C下与纤维素的羟基反应,形成共价酯键(核心施胶机制) |
| 贮存稳定性 | 6–12个月(密封、干燥的环境);受潮易变质 |
3.工业合成工艺
AKD是以长链脂肪酸为核心原料,通过两步反应进行大规模生产的:
脂肪酸氯化 长链脂肪酸(C16–C18,例如棕榈酸、硬脂酸)与硫酰氯(SOCl2) 或三氯化磷 (PCl3) 生成脂肪酸氯化物,副产物为二氧化硫和氯化氢:RCOOH + SOCl₂ → RCOCl + SO₂↑ + HCl↑脱氯及二聚化:脂肪酸氯化物与三乙胺(脱氯剂)反应,形成中间体烷基烯酮,该中间体随后发生自发二聚化,生成AKD。 副产物三乙胺盐酸盐通过过滤和洗涤去除:2RCOCl + 2(C₂H₅)₃N→RCH=C=O-CHR-CO + 2(C2H5)3N·HCl 粗制AKD通过蒸馏或重结晶进一步纯化,以获得片状或颗粒状的高纯度产品。
4.核心工业应用
AKD的主要应用领域是造纸,此外还广泛用于纺织和涂料行业:
纸张与纸板的施胶(最大应用领域)
作为一种中性-碱性施胶剂,AKD被分散到水基乳液中,并在造纸过程中添加到纸浆中。在干燥段,它与纤维素羟基发生反应,形成不可逆的共价键,从而显著提高纸张的耐水性、墨水附着力和印刷适应性。 该产品广泛应用于胶印纸、包装纸板、瓦楞纸以及食品接触用纸(符合 FDA 和欧盟食品接触标准)。主要优势:可在中性-碱性条件下进行造纸,减少设备腐蚀,提高纸张强度,并提高填料保留率。
纺织业
用作棉、亚麻及混纺面料的疏水整理剂。它能在纤维表面形成一层薄薄的疏水膜,在不影响面料透气性的前提下,提高其防水性和防污性。
涂料与粘合剂
用作水性涂料和粘合剂的交联剂,可提高涂膜的耐水性、附着力及化学稳定性。
其他用途
润滑油中的添加剂,用于提高抗磨和抗氧化性能;合成蜡和特种表面活性剂的原料。
5.安全、健康与环境合规
健康危害
吸入: AKD粉尘或蒸气可能会引起轻微的呼吸道刺激(咳嗽、喉咙不适);在正常的工业接触水平下,尚未报告存在全身毒性。
皮肤接触: 对完整皮肤具有轻微刺激性;长时间接触可能导致皮肤干燥或发红(应立即用肥皂和水清洗)。
眼神交流: 可能会引起短暂的眼睛刺激;若不慎接触,请用大量清水冲洗眼睛15分钟。
误食: 急性毒性低;意外摄入可能会引起胃肠道不适(恶心、腹痛),但不会出现严重的中毒症状。
GHS 分类: 皮肤刺激(第2类);眼刺激(第2类);易燃固体(第4类)。
环境影响
生物降解性: AKD在有氧条件下易于生物降解,可分解为脂肪酸和二氧化碳,不会在土壤或水中长期积累。
水生毒性: 对水生生物毒性较低(鱼类的LC₅₀值>100 mg/L);经标准废水处理后可安全排放。
合规要求: 完全符合欧盟REACH法规、美国FDA 21 CFR以及中国GB标准中关于食品接触材料的要求;工业用途无限制。
6. 处理与储存注意事项
处理方法: 请在通风良好的场所操作,以尽量减少粉尘接触;操作时应佩戴防尘口罩、护目镜和丁腈手套。 避免与水分、酸或碱接触,以防止水解。制备AKD乳液时,应将固体AKD在持续搅拌下加热至其熔点(45–55°C),以确保均匀分散。
存储: 应存放在阴凉、干燥的仓库中(温度<30°C),并使用密封容器(最好内衬塑料,以防止吸湿)。应与酸、碱、氧化剂和水分开存放。保质期:固体AKD为12个月;AKD乳液为6个月。
运输: 应遵守联合国第3261号运输法规;使用防潮、密封的包装。运输过程中应避免与食品、饲料或腐蚀性物质混装。

