專利名稱：一種高固含量改性瓜爾膠水溶液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙用施膠助劑，具體涉及一種改性瓜爾膠水溶液的制備方法背景技術(shù)目前瓜爾膠及其改性產(chǎn)品應(yīng)用于化妝品，石油鉆采、食品、醫(yī)藥，紡織、建筑及和造紙等行業(yè)。近年來尤其是在造紙行業(yè)，改性瓜爾膠的應(yīng)用越來越廣泛，其作用也越來為人們所認(rèn)可。
瓜爾膠是一種天然的半乳糖，是以(1-4)-β-D甘露糖為主鏈骨架，側(cè)鏈則是由單個(gè)α-D-吡喃半乳糖組成，并以(1-6)鍵相連。每隔一個(gè)甘露糖就有一個(gè)半乳糖支鏈，兩者比例大約是2∶1。瓜爾膠能夠分散在水中，形成高粘度的液體，一般瓜爾膠原粉的1％水溶液的粘度為4000～6000mpa.s。天然瓜爾膠有以下缺點(diǎn)水不溶物含量高；不能快速溶脹水合，溶解速度慢；粘度不易控制；耐電解質(zhì)，耐微生物降解性較差。人們對(duì)天然瓜爾膠進(jìn)行改性，從而改善以上特性。
專利CN1401725A介紹了一種陽離子瓜爾膠的制備方法。該陽離子瓜爾膠用于洗發(fā)香波及其它化妝品行業(yè)，是一種新型陽離子表面活性劑。
專利CN1757827A介紹了一種羥烷基陽離子瓜爾膠的制備方法，該瓜爾膠分子中即帶有季胺陽離子，又接枝了非離子羥烷基基團(tuán)，用作紙張助留助濾劑。
專利US3297604，公開了一種用半乳糖氧化酶降解瓜爾膠的制備方法。
專利US5554745中公開了一種半乳糖氧化酶降解陽離子瓜爾膠的制備方法。100克瓜爾膠(干基)分散至285ml異丙醇中，加入3克氫氧化鈉和1克硼砂溶于80mlM2O，攪拌下加入5克3-氯-1-羥丙基三甲基氯化銨，40℃下，在氮?dú)夥諊路磻?yīng)16小時(shí)。后混合物用鹽酸調(diào)PH值為8，過濾烘干。然后取10克陽離子瓜爾膠加入1升去離子水中，加磷酸調(diào)PH至7，在沸水中放置1小時(shí)，加入3500unit半乳糖氧化酶，再加入漆酶除去反應(yīng)中多余的H2O2。反應(yīng)在氧氣存在條件下反應(yīng)，在沸水浴中放置30分鐘終止反應(yīng)，制得1％改性瓜爾膠溶液。
上述技術(shù)的不足之處是，改性瓜爾膠水溶液的濃度較低，一般固含量小于8％，粘度一般大于3000mpa，難以工業(yè)化和大批量生產(chǎn)，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種高固含量的改性瓜爾膠水溶液及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，滿足有關(guān)領(lǐng)域的需要。
本發(fā)明所說的高固含量的改性瓜爾膠水溶液的制備方法包括如下步驟將緩沖劑加入改性瓜爾膠水溶液，使反應(yīng)體系的pH為6～8，然后加入甘露糖酶水溶液和半乳糖氧化酶水溶液，升溫至40～60℃反應(yīng)4～8小時(shí)，再升溫至90～95℃，保溫10～50分鐘，得到改性瓜爾膠水溶液，重量固含量為11～15％，粘度為200～500mpa.s。
改性瓜爾膠水溶液中，改性瓜爾膠的重量濃度為10～15％；甘露糖酶的加入量為改性瓜爾膠重量的7～10％，甘露糖酶水溶液的重量固含量10～12％；半乳糖氧化酶加入量為改性瓜爾膠重量的3～15％，半乳糖氧化酶水溶液的重量固含量為10～12％；
所說的改性瓜爾膠粉選自羥丙基瓜爾膠、陽離子瓜爾膠、或其混合物，可采用市售產(chǎn)品，如上海高維化工有限公司的陽離子瓜爾膠CG-40；所說的甘露糖酶可采用市售產(chǎn)品，如GENENCOR INTERNATIONALINC.的PuraBriteTM，活性單位為1000IU/g，固含量為10～12％；武漢亞法生物技術(shù)有限公司的EC0135，活性單位為90IU/g，固含量為10～12％；所說的半乳糖氧化酶可采用市售產(chǎn)品，如武漢亞法生物技術(shù)有限公司的EC0135，活性單位為90IU/g，固含量為10～12％；pH緩沖劑選自醋酸鈉、磷酸氫二鈉、醋酸鈣；本發(fā)明制備的高固含量的改性瓜爾膠水溶液，重量固含量為10～25％，粘度為80～500mpa.s。
本發(fā)明制備的高固含量的改性瓜爾膠水溶液，與AKD(乳液混合后，用作造紙施膠劑，與表面施膠淀粉混合配成施膠液，可對(duì)白卡原紙進(jìn)行表面施膠，加量為AKD乳液絕干重量的3～5％，和單純用AKD乳液相比，可使Cobb值顯著降低；和市售的表面施膠劑相比，施膠后紙張下機(jī)及熟化后的Cobb值有顯著降低。
AKD為烷基烯酮二聚體，AKD乳液可采用市售產(chǎn)品，青州鳳嗚化工助劑廠的AKD乳液，固含量為(10～15％)；由于本發(fā)明采用了雙酶體系，使反應(yīng)所得到的溶液固含量更高，粘度更低，可提高生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1
將82.5克水加入500ml四口圓底燒瓶中，將陽離子瓜爾膠粉15克(含水10％)在電動(dòng)攪拌下分散其中，加入5克5％醋酸鈉緩沖溶液，體系的pH為7.6，加入10克甘露糖酶(1000IU/g，固含量為10％)，接著加入5克(90IU/g，固含量為10％)半乳糖氧化酶，在攪拌下升溫至50度反應(yīng)6個(gè)小時(shí)，后升溫至90度保溫50分鐘，降溫至25℃，制得淡黃色透明液體。固含量為11％，粘度為500mpa.s，粘度由NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度劑按ISO 2884-2-2003測(cè)定。
陽離子瓜爾膠粉采用上海高維化工有限公司的產(chǎn)品CG-40；甘露糖酶采用GENENCOR INTERNATIONAL INC.的PuraBriteTM，活性單位為1000IU/g，固含量為10～12％；半乳糖氧化酶采用武漢亞法生物技術(shù)有限公司的EC0135，活性單位為90IU/g，固含量為10～12％。
實(shí)施例2將114克去離子水加入500ml四口圓底燒瓶中，開啟電動(dòng)攪拌，將羥丙基瓜爾膠粉18克(含水10％)分散其中，加入5克5％醋酸鈣緩沖溶液，體系的pH7.3，加入15克甘露糖酶(1000IU/g，固含量為10％)，接著加入20克半乳糖氧化酶(90IU/g，固含量為10％)，在攪拌下升溫至40度反應(yīng)8個(gè)小時(shí)，后升溫至90度保溫30分鐘，再降溫至25℃，制得淡黃色透明液體。固含量為15.0％，粘度為200mpa.s，粘度由NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度劑按ISO 2884-2-2003測(cè)定。
羥丙基瓜爾膠為羅的亞公司的Jaguar8060，其它原料同實(shí)施例1。
實(shí)施例3將110克去離子水加入500ml四口圓底燒瓶中，開啟電動(dòng)攪拌，將羥丙基瓜爾膠粉7克及陽離子瓜爾膠粉8(含水10％)分散其中，加入5克5％磷酸氫二鈉緩沖溶液，體系的的pH7.8，加入10克甘露糖酶(1000IU/g，固含量為10％)，接著加入5克半乳糖氧化酶(90IU/g，固含量為10％)，在攪拌下升溫至50度反應(yīng)6個(gè)小時(shí)，后升溫至95度保溫10分鐘，再降溫至30度以下，制得淡黃色透明液體。固含量為10.5％，粘度為356mpa.s，粘度由NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度劑按ISO 2884-2-2003測(cè)定。
原料來源與實(shí)施例1同。
實(shí)施例4高固含改性瓜爾膠水溶液在造紙漿內(nèi)施膠中的應(yīng)用取實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3及實(shí)施例4中制備的改性瓜爾膠水溶液(絕干為AKD4％)加入AKD(烷基烯酮二聚體)中進(jìn)行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果和純AKD的施膠結(jié)果進(jìn)行比較，采用市售AKD乳液，如青州鳳嗚化工助劑廠的AKD乳液，固含量為10～15％；Cobb值實(shí)驗(yàn)按下步驟進(jìn)行將針葉漿和闊葉漿按一定比例混合打漿，在漿內(nèi)加入CaCO3，加入AKD乳液或AKD乳液和改性瓜爾膠水溶液的混合液，進(jìn)行混合，在ZQJ-A型紙樣抄取器上抄造40g.m-2紙頁，在壓光機(jī)105℃烘干后用Cobb值測(cè)定儀測(cè)其吸水值。
1各種原料的配制備比例AKD青州鳳嗚化工助劑廠的AKD乳液，固含量為(10％)，加入量為2％CaCO368級(jí)固含量73.4％加入重量20％2打漿按針葉漿(45°SR)∶闊葉漿(25°SR)＝40∶60的比例打漿，在漿內(nèi)加入AKD乳液，或AKD和改性瓜爾膠水溶液的混合液。
3抄片
按紙漿+AKD+輕質(zhì)碳酸的方案，在ZQJ-A型紙樣抄取器上抄造40g.m-2紙頁，并測(cè)定其物理性能(1)空白 AKD加入量2.0‰(2)每個(gè)添加量的樣品抄兩張紙片，一組在壓光機(jī)上(105℃)烘干后測(cè)其吸水值，一組平衡水分10分鐘后測(cè)吸水值，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行比較。
測(cè)得數(shù)據(jù)如下

從表中看出添加瓜爾膠改性水溶液后，Cobb值比單純用AKD有明顯下降。
高固含改性瓜爾膠在表面施膠中的應(yīng)用表面施膠按以下步驟進(jìn)行1 表面施膠膠液的配制施膠用氧化淀粉(太陽紙業(yè)明旭廠生產(chǎn))加水?dāng)嚢韬笈渲瞥?0％溶液，升溫至90-95℃，保溫糊化30min后調(diào)至65℃恒溫，備用。
2 施膠方案使用上述氧化淀粉液與表面施膠劑(東營(yíng)市德勝化工有限公司的LDZ-20)或制備的高固含改性瓜爾膠水溶配成施膠液，配比為淀粉∶高固含改性瓜爾膠水溶液/市售表面施膠劑＝50∶4(干/濕)，淀粉液濃度10％。
采用山東太陽紙業(yè)南廠未表面施膠白卡原紙作為施膠原紙，使用上述膠料，在實(shí)驗(yàn)室小型施膠機(jī)上，以相同的施膠量(正面1.5g/m2)進(jìn)行施膠。施膠后的紙樣以相同的溫度、時(shí)間在上光機(jī)上進(jìn)行干燥，檢測(cè)紙樣下機(jī)和熟化1min、3min、5min、10min的Cobb值(做60s吸水)。
施膠紙樣的物理指標(biāo)

從表中看出，使用高固含改性瓜爾膠制備施膠液，可使紙張的下機(jī)及熟化后的Cobb值明顯降低，遠(yuǎn)低于用市售表面施膠劑施膠后的Cobb值。
權(quán)利要求
1.一種高固含量改性瓜爾膠水溶液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將緩沖劑加入改性瓜爾膠水溶液，使反應(yīng)體系的pH為7～8，然后加入甘露糖酶水溶液和半乳糖氧化酶水溶液，升溫至40～60℃反應(yīng)4～8小時(shí)，再升溫至80～90℃，保溫10～50分鐘，得到改性瓜爾膠水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，改性瓜爾膠水溶液中，改性瓜爾膠的重量濃度為10～15％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，甘露糖酶的加入量為改性瓜爾膠重量的7～10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，甘露糖酶水溶液的重量固含量10～12％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，半乳糖氧化酶加入量為改性瓜爾膠重量的3～15％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，半乳糖氧化酶水溶液的重量固含量為10～12％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所說的改性瓜爾膠粉選自羥丙基瓜爾膠、陽離子瓜爾膠、或其混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的方法制備的改性瓜爾膠水溶液。
9.一種改性瓜爾膠水溶液，其特征在于，重量固含量為10～15％，粘度為200～500mpa.s。
10.權(quán)利要求8或9所述的改性瓜爾膠水溶液的應(yīng)用，其特征在于用作造紙施膠劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高固含量改性瓜爾膠水溶液的制備方法，所用的改性瓜爾膠粉可以是羥丙基瓜爾膠、陽離子瓜爾膠或其混合物。將改性瓜爾膠粉分散在水中，粘度大于3000mpa.s，用甘露糖酶和半乳糖氧化酶進(jìn)行酶催化反應(yīng)，在40～60℃下反應(yīng)4～8個(gè)小時(shí)，得到低粘度、固含量高的改性瓜爾膠水溶液，粘度約為200～500mpa.s，固含量為10～25％。以此溶液與AKD乳液混合作為漿內(nèi)施膠劑，加量為AKD乳液絕干量的4％，Cobb值有明顯降低；以此液體作為造紙用漿表面施膠劑，和市售表面施膠劑相比可使紙張的下機(jī)及熟化Cobb值明顯降低。
文檔編號(hào)D21H17/66GK1936179SQ2006101173
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者施曉旦, 卜瑩, 田久旺 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司