專利名稱：一種粉煤灰纖維增強(qiáng)改性劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉煤灰纖維表面改性劑的制備方法，具體地說，是一種用于粉煤
灰纖維造紙的多羥基陽離子聚合物的制備方法。
背景技術(shù)：
普通木漿或草漿制漿造紙工藝，紙張的強(qiáng)度主要受四個基本因素的影響纖維本身的強(qiáng)度；纖維間結(jié)合的強(qiáng)度；纖維間結(jié)合的數(shù)目或結(jié)合的面積；纖維的分布或纖維分散性和紙張勻度。木漿或草漿經(jīng)機(jī)械打漿，纖維在擠壓和其他機(jī)械力的作用下，對纖維內(nèi)部和外部產(chǎn)生壓潰和帚化作用，導(dǎo)致纖維的切斷和細(xì)纖維化作用，并使纖維吸收大量的水而潤脹，變得更加柔軟和順從，致使纖維相互接觸時彼此產(chǎn)生更多的結(jié)合和更大的結(jié)合面積。而粉煤灰纖維只有單根獨(dú)立存在，不像木漿或草漿纖維呈束狀，而且粉煤灰纖維表面光滑，粉煤灰纖維彼此間及與木漿或草漿纖維間結(jié)合力差。 中國專利CN1464020公開了一種納米乳液粘合劑。其特點(diǎn)是以乳化劑、丙烯酸丁酯、丙烯酸、羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、苯乙烯、丙烯腈、過硫酸銨和水為原料，經(jīng)乳化、聚合、過濾放料制成該發(fā)明的產(chǎn)物，據(jù)稱可用于印染、印花生態(tài)紡織
PR o 中國專利CN1323843公開了復(fù)合型環(huán)氧改性丙烯酸-聚氨酯乳液及其制備工藝。該發(fā)明利用丙烯酸羥乙酯(HEA)使得水性聚氨酯的鏈端基帶有雙鍵，然后低溫下穩(wěn)定、快速引發(fā)丙烯酸類單體與聚氨酯的共聚反應(yīng)，制得接枝型核_殼結(jié)構(gòu)的共聚乳液，并將環(huán)氧樹脂穩(wěn)定包覆于乳液的內(nèi)核中，在有機(jī)胺固化劑的作用下常溫交聯(lián)固化，并將無機(jī)納米粉體引入該水性體系中，從而制備出有機(jī)_無機(jī)復(fù)合型環(huán)氧改性丙烯酸_聚氨酯共聚乳液。
中國專利CN101215353公開了一種水溶液聚合自乳化法制備聚合物納米膠束的方法。該發(fā)明利用苯乙烯/馬來酸酐單體的強(qiáng)烈交替聚合傾向，和/或在(甲基)丙烯酸羥乙酯和/或其它(甲基)丙烯酸烷基酯，和/或?qū)Χ蚁┗诫p官能單體的參與下，不添加任何乳化劑與無機(jī)鹽及有機(jī)溶劑、以過硫酸鉀為引發(fā)劑、在水溶液中通過自由基聚合，直接制備粒徑可調(diào)控、且分布均勻的交聯(lián)型或非交聯(lián)型的聚合物納米膠束，可用于藥物負(fù)載釋放、催化負(fù)載等方面。該發(fā)明省去了聚合物的提純與膠束化的步驟，不引入有機(jī)溶劑，操作簡便，成本低，通過調(diào)節(jié)親水/親油單體的種類與比例、引發(fā)劑用量，以獲得各種尺寸、結(jié)構(gòu)及性能的聚合物納米膠束溶液。 中國專利CN1580391公開了一種粉煤灰纖維紙漿及其為原料的造紙方法。該發(fā)明的粉煤灰纖維紙漿的組分和重量百分比含量包括軟化劑1 10%，分散劑1 8%，表面改性劑1 10% ，粉煤灰纖維20 80% ，有機(jī)纖維20 80% ，水余量。將上述的粉煤灰纖維紙漿采用常規(guī)的方法輸送至造紙機(jī)上配抄紙品，即可制得紙張材料。采用相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)對該發(fā)明所制備的各種紙張制品進(jìn)行檢測，物理性能達(dá)到植物纖維紙張的同等性能，在耐水性、耐腐蝕和防火性方面優(yōu)于植物纖維紙張。該發(fā)明適用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，粉煤灰超細(xì)纖維漿液制造過程無污染物排放，并降低造紙成本。本發(fā)明的方法賦予工業(yè)廢物以功能化利用，取代木漿，節(jié)省原木耗費(fèi)，對保護(hù)森林資源意義顯著。 盡管上述發(fā)明提及粉煤灰超細(xì)纖維制造紙漿，但均表現(xiàn)出粉煤灰纖維與植物纖維結(jié)合力不強(qiáng)的弱點(diǎn)，不能與木纖維的強(qiáng)度相媲美。因此發(fā)明一種與粉煤灰超細(xì)纖維有良好結(jié)合力、同時既能改善粉煤灰纖維在水中的分散性又可以增加粉煤灰纖維與木漿或草漿纖維的相容性、達(dá)到改善摻有粉煤灰纖維紙張強(qiáng)度的改性劑是至關(guān)重要的，本發(fā)明的意義就在于此。

發(fā)明內(nèi)容
—種粉煤灰纖維增強(qiáng)改性劑的制備方法，其特征在于先將丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體于亞硫酸氫鈉水溶液中、在過硫酸銨的引發(fā)下進(jìn)行共聚，得到丙烯酸和丙烯酸羥乙酯的共聚物，再往其中加入N， N- 二甲基-1， 3-丙二胺進(jìn)行酰胺化，然后加入鹽酸進(jìn)行中和至pH 6. 5 7. 5，得到多羥基陽離子聚合物。 所述的丙烯酸與丙烯酸羥乙酯進(jìn)行共聚的方法是先往反應(yīng)釜中加入水和亞硫酸氫鈉，升溫至9(TC，然后將濃度30 70%的丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體水溶液、濃度5 15%的過硫酸銨水溶液同時滴加到反應(yīng)釜中。所用的過硫酸銨絕干重量為丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體絕干重量的0. 8 2. 5%，滴加時間為3 5小時，然后升溫至96 98"，保溫0. 5 1小時，冷卻至5(TC以下。 所述的N， N- 二甲基-1，3_丙二胺的加入量為丙烯酸絕干重量的30 80%。
所述的鹽酸的加入量為鹽酸中HC1與N， N-二甲基-l，3-丙二胺的摩爾比為
i : L 所述的亞硫酸氫鈉的加入量為丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體絕干總重量的1 3%。 所述的丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體中，丙烯酸與丙烯酸羥乙酯的重量比為
i : 5至2 : i。 用本方法制備的多羥基陽離子聚合物，可以改善粉煤灰纖維在水中的分散性，可以增加粉煤灰纖維與木漿或草漿纖維之間的結(jié)合力，改善摻有粉煤灰纖維紙張的強(qiáng)度。
本技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)在于在水溶性丙烯酸與丙烯酸羥乙酯的共聚物鏈上，通過酰胺
化反應(yīng)接上陽離子基團(tuán)，水溶性丙烯酸與丙烯酸羥乙酯的共聚物鏈上有很多羧基和羥基，有很好的親水性和形成氫鍵的能力，共聚物鏈上接上去的陽離子基團(tuán)容易與粉煤灰纖維上所帶的負(fù)電荷作用，而接到粉煤灰纖維上，從而改善粉煤灰纖維彼此間及與木漿或草漿纖維間結(jié)合力。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 在100升帶攪拌、加熱的反應(yīng)釜中加入20kg水，開啟攪拌，將0. 9kg的亞硫酸氫鈉加入到反應(yīng)釜中，將其充分溶解，開加熱使反應(yīng)釜升溫到9(TC，然后將重量含量10%的丙烯酸和50%丙烯酸羥乙酯的混合單體水溶液50kg和濃度15%的過硫酸銨水溶液1. 6kg同時滴加到反應(yīng)釜中。滴加時間為5小時，然后升溫至96°C ，保溫30分鐘，冷卻至50°C以下。再往反應(yīng)釜中加入N， N- 二甲基-1， 3-丙二胺3. 5kg，然后加入濃度為37%的鹽酸3. 4kg，調(diào)至pH 6. 5，得到重量濃度為46. 7%的多羥基陽離子聚合物75kg。
實(shí)施例2 在100升帶攪拌、加熱的反應(yīng)釜中加入30kg水，開啟攪拌，將0. 18kg的亞硫酸氫鈉加入到反應(yīng)釜中，將其充分溶解，開加熱使反應(yīng)釜升溫到9(TC，然后將重量含量40^的丙烯酸和20%丙烯酸羥乙酯混合單體水溶液30kg和濃度10%的過硫酸銨水溶液1. 5kg同時滴加到反應(yīng)釜中。滴加時間為3小時，然后升溫至98°C ，保溫1小時，冷卻至50°C以下。再往反應(yīng)釜中加入N， N-二甲基-l，3-丙二胺3. 6kg，然后加入濃度為37%的鹽酸3. 5kg，調(diào)至pH 6. 9，得到重量濃度為34. 9%的多羥基陽離子聚合物63kg。
實(shí)施例3 在100升帶攪拌、加熱的反應(yīng)釜中加入10kg水，開啟攪拌，將0. 21kg的亞硫酸氫鈉加入到反應(yīng)釜中，將其充分溶解，開加熱使反應(yīng)釜升溫到9(TC，然后將重量含量15%的丙烯酸和20%丙烯酸羥乙酯混合單體水溶液60kg和濃度8%的過硫酸銨水溶液2. 6kg同時滴加到反應(yīng)釜中。滴加時間為3. 5小時，然后升溫至97 °C ，保溫45分鐘，冷卻至50 °C以下。再往反應(yīng)釜中加入N， N-二甲基-l，3-丙二胺4.5kg，然后加入濃度為37%的鹽酸4. 4kg，調(diào)至pH 7. 5，得到重量濃度為35. 1%的多羥基陽離子聚合物74kg。
實(shí)施例4 在100升帶攪拌、加熱的反應(yīng)釜中加入28kg水，開啟攪拌，將0. 63kg的亞硫酸氫鈉加入到反應(yīng)釜中，將其充分溶解，開加熱使反應(yīng)釜升溫到9(TC，然后將重量含量30^的丙烯酸和40%丙烯酸羥乙酯混合單體水溶液30kg和濃度15%的過硫酸銨水溶液2. 8kg同時滴加到反應(yīng)釜中。滴加時間為4. 5小時，然后升溫至98t:，保溫50分鐘，冷卻至50°C以下。再往反應(yīng)釜中加入N， N- 二甲基-1， 3-丙二胺6. 3kg，然后加入濃度為37%的鹽酸6. lkg，調(diào)至pH 7. O，得到重量濃度為40. 8%的多羥基陽離子聚合物69kg。
實(shí)施例5 在100升帶攪拌、加熱的反應(yīng)釜中加入20kg水，開啟攪拌，將0. 32kg的亞硫酸氫鈉加入到反應(yīng)釜中，將其充分溶解，開加熱使反應(yīng)釜升溫到9(TC，然后將重量含量20^的丙烯酸和20%丙烯酸羥乙酯混合單體水溶液40kg和濃度10%的過硫酸銨水溶液3. 2kg同時滴加到反應(yīng)釜中。滴加時間為4. 0小時，然后升溫至97t:，保溫40分鐘，冷卻至50°C以下。再往反應(yīng)釜中加入N， N-二甲基-l，3-丙二胺9.6kg，然后加入濃度為37%的鹽酸9. 3kg，調(diào)至pH 7. 2，得到重量濃度為37. 7%的多羥基陽離子聚合物77kg。
權(quán)利要求
一種粉煤灰纖維增強(qiáng)改性劑的制備方法，其特征在于先將丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體于亞硫酸氫鈉水溶液中、在過硫酸銨的引發(fā)下進(jìn)行共聚，得到丙烯酸和丙烯酸羥乙酯的共聚物，再往其中加入N，N-二甲基-1，3-丙二胺進(jìn)行酰胺化，然后加入鹽酸進(jìn)行中和至pH 6.5～7.5，得到多羥基陽離子聚合物。所述的丙烯酸和丙烯酸羥乙酯進(jìn)行共聚的方法是先往反應(yīng)釜中加入水和亞硫酸氫鈉，升溫至90℃，然后將濃度30～70％的丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體水溶液、濃度5～15％的過硫酸銨水溶液同時滴加到反應(yīng)釜中。所用的過硫酸銨絕干重量為丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體絕干重量的0.8～2.5％，滴加時間為3～5小時，然后升溫至96～98℃，保溫0.5～1小時，冷卻至50℃以下。
2. 權(quán)利要求1所述的N， N-二甲基-l，3-丙二胺的加入量為丙烯酸絕干重量的30 80%。
3. 權(quán)利要求1所述的鹽酸的加入量為鹽酸中HC1與N， N- 二甲基-1， 3-丙二胺的摩爾比為1 : 1。
4. 權(quán)利要求1所述的亞硫酸氫鈉的加入量為丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體絕干總重量的1 3%。
5. 權(quán)利要求1所述的丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體中，丙烯酸與丙烯酸羥乙酯的重量比為i : 5至2 : i。
全文摘要
一種粉煤灰纖維增強(qiáng)改性劑的制備方法，其特征在于先將丙烯酸與丙烯酸羥乙酯進(jìn)行共聚，共聚的方法是往反應(yīng)釜中加入水和亞硫酸氫鈉，將反應(yīng)釜升溫至90℃，然后將濃度30～70％的丙烯酸和丙烯酸羥乙酯混合單體水溶液、濃度5～15％的過硫酸銨水溶液同時滴加到反應(yīng)釜中。再往其中加入N，N-二甲基-1，3-丙二胺進(jìn)行酰胺化，最后加入鹽酸進(jìn)行中和至pH6.5～7.5，得到多羥基陽離子聚合物類型的粉煤灰纖維增強(qiáng)改性劑。用本方法制備的多羥基陽離子聚合物，可以改善粉煤灰纖維在水中的分散性，可以增加粉煤灰纖維與木漿或草漿纖維之間的結(jié)合力，改善摻有粉煤灰纖維紙張的強(qiáng)度。
文檔編號D21H21/14GK101747471SQ200910201320
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者王彥華, 翁盛光, 陳建定 申請人:華東理工大學(xué)