專利名稱：漿內(nèi)施膠劑乳液及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種施膠劑乳液，應(yīng)用于紙張生產(chǎn)過程中的漿內(nèi)施膠。
背景技術(shù)：
隨著中堿性造紙技術(shù)的發(fā)展，作為一種反應(yīng)型的中堿性施膠劑，具有施膠效率高、用量少等特點(diǎn)在造紙中得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)施膠 劑乳液使用陽離子淀粉作為乳化劑和穩(wěn)定劑，但這種乳液在纖維上的留著率較低，與纖維的反應(yīng)較慢，施膠熟化時間長。近年來，隨著涂布損紙、脫墨廢紙、高得率漿的使用，紙機(jī)白水循環(huán)封閉程度的提高以及其他造紙助劑的使用，使紙機(jī)濕部干擾性的陰離子雜質(zhì)的聚集濃度越來越高，對紙機(jī)濕部操作的危害越來越大。為更好的解決陰離子雜質(zhì)對施膠所帶來的問題，尤其是改善施膠劑中堿性施膠的效果，應(yīng)該采用電荷密度更高的聚合物來代替陽離子淀粉對陰離子雜質(zhì)進(jìn)行捕捉。殼聚糖是一種自身呈陽離子性的天然高分子化合物，具有相似于纖維素的結(jié)構(gòu)，不同之處只是二者C2原子上所連接的基團(tuán)不同；在這個位置上，纖維束鏈接的是一個羥基，而殼聚糖鏈接的是氨基或酰氨基。中國專利CN200710150369. O公開了一種采用天然高分子接枝聚合的陽離子聚合物乳化施膠劑得到施膠劑乳液的方法，得到的施膠劑乳液施膠熟化速度較快，但對紙張表面強(qiáng)度增加不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種漿內(nèi)施膠劑乳液及其制備方法和應(yīng)用，以克服已有技術(shù)的缺陷。所述的漿內(nèi)施膠劑乳液的制備方法，包括如下步驟將陽離子聚合物和水混合，在70 75°C，攪拌速度為8000 10000rpm/min，加入熔融的烷基烯酮二聚體(AKD蠟)，攪拌時間為10 15分鐘，在10 25Mpa條件下均質(zhì)，即可獲得漿內(nèi)施膠劑乳液，重量固含量15 25%，25°C粘度完為5 30mPa. s，pH為2 4 ;所述陽離子聚合物是以陽離子醚化劑、殼聚糖、雙氧水、硅烷和醋酸和氫氧化鈉、分散劑在引發(fā)劑的作用下反應(yīng)制備得到的。各個組分重量份為AKD 蠟100 份陽離子聚合物 25 100份水270 600 份。所述陽離子聚合物的制備方法，包括如下步驟(a)在60 70°C下，將重量濃度為30%的雙氧水加入殼聚糖和水的混合物，保溫I 3小時，用氫氧化鈉調(diào)整pH為10 13 ;(b)再升溫至70 90°C，加入陽離子醚化劑，加入時間10 30分鐘，繼續(xù)在70 90°C保溫2 5小時，用醋酸中和至pH=3 5接著再滴加硅烷和引發(fā)劑溶液，滴加時間為5 15分鐘，70 90°C保溫O. 5 I小時，加入分散劑，70 90°C保溫O. 5 I小時，加入
水稀釋，得到陽離子聚合物；所述的陽尚子聚合物重量固含量為20 25wt%,重均分子量為10000 IOOOOOg/mo I ；引發(fā)劑溶液的重量濃度為20 40%;各個組分的重量份為
殼聚糖100份
重量濃度為30%雙氧水I 5份
陽離子醚化劑 10 30份
硅烷0.5 5份
引發(fā)劑O 3 3份
分散劑0.5 I份
水320 590份所述的陽離子醚化劑選自3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的至少一種； 所述的硅烷選自乙烯基三異丙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙稀基二乙氧基娃燒中的至少一種；所述的弓I發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的至少一種。所述的分散劑選自亞甲基雙萘磺酸鈉或亞甲基雙甲萘磺酸鈉中的至少一種。所述的漿內(nèi)施膠劑乳液，主要應(yīng)用于紙張的漿內(nèi)施膠。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在殼聚糖上接枝陽離子醚化劑、調(diào)整合適的分子量所得的陽離子聚合物，能夠作為施膠劑乳化劑使用，能明顯改善施膠劑乳液的應(yīng)用性能，這可能是由于殼聚糖分子量上具有大量的胺基并且接枝大量的陽離子醚化劑，在酸性條件下呈陽離子性而提高整個施膠劑乳液體系的陽離子性，在應(yīng)用于漿內(nèi)施膠時能夠增加施膠劑與纖維鍵合點(diǎn)而提高應(yīng)用性能。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，出乎意料，在體系中添加少量的硅烷能改善紙張的表面強(qiáng)度，這可能由于硅烷能與紙張纖維中的活性基團(tuán)反應(yīng)而起到架橋作用。本發(fā)明的漿內(nèi)施膠劑乳液是一種能滿足造紙涂料用高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品在應(yīng)用于紙張的漿內(nèi)施膠，能明顯改善紙張的疏水性，降低Cobb值及提高紙張的表面強(qiáng)度。
具體實施例方式實施例中，所述AKD蠟的化學(xué)名稱為烷基烯酮二聚體，可采用上海東升新材料有限公司的產(chǎn)品；實施例I
陽離子聚合物的合成a)將O. 3g過硫酸鉀溶解于IOg去離子水溶解成引發(fā)劑水溶液，備用；b)將IOOg殼聚糖、300g去離子水加入IOOOml四口燒瓶中，溶解，升溫至60°C ；c)在60°C情況下，將Ig雙氧水加入四口燒瓶中，60°C保溫I小時；用3g氫氧化鈉調(diào)整 pH=10. 2。d)再升溫至70°C，將10g3_氯-2-羥丙基三甲基氯化銨迅速加入四口燒瓶中，70°C保溫2小時；用Ig醋酸中和至pH=3. 05,接著再滴加O. 5g乙烯基三異丙氧基硅烷和引發(fā)劑溶液，滴加時間為5分鐘，70°C保溫O. 5小時，加入O. 5g亞甲基雙萘磺酸鈉，70°C保溫O. 5小時，加入30. 9g去離子水，降溫至25°C過濾，得到陽離子聚合物重量固含量為
·24.95wt%,分子量為99950g/mol (使用美國Wyatt Technology Corp公司產(chǎn)的多角度動態(tài)激光光散射分子量測定儀測定)。高性能施膠劑乳液的制備I)將IOOgAKD蠟(上海東升新材料有限公司)在70°C熔融，備用；2)將25g陽離子聚合物(實施例I方案制得)、583. 3g去離子水混合，在攪拌下升溫至75°C，提高攪拌速度到8000rpm/min，攪拌下加入熔融的施膠劑蠟液，攪拌時間為15分鐘。在75°C、25Mpa條件下均質(zhì)一次。3)迅速降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾出料。所得的施膠劑乳液，重量固含量14. 89wt%,粘度8. 2mPa. s (NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定)，pH=3. 95 (使用PHS-3C精密pH計測得)。實施例2陽離子聚合物的合成a)將3g過硫酸鈉溶解于IOg去離子水溶解成引發(fā)劑水溶液。備用；b)將IOOg殼聚糖、300g去離子水加入IOOOml四口燒瓶中，溶解，升溫至70°C ；c)在70°C情況下，將5g雙氧水加入四口燒瓶中，70°C保溫3小時；用IOg氫氧化鈉調(diào)整pH=12. 93。d)再升溫至90°C，將30g2，3_環(huán)氧丙基三甲基氯化銨迅速加入四口燒瓶中，90°C保溫5小時；用3g醋酸中和至pH=4. 85，接著再滴加5gY-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和引發(fā)劑溶液，滴加時間為15分鐘，90°C保溫I小時，加入Ig亞甲基雙甲萘磺酸鈉，90°C保溫I小時，加入278g去離子水，降溫至25°C過濾，得到陽離子聚合物重量固含量為20.2wt%,分子量為10011g/mol (使用美國Wyatt Technology Corp公司產(chǎn)的多角度動態(tài)激光光散射分子量測定儀測定)。高性能施膠劑乳液的制備I)將IOOgAKD蠟(上海東升新材料有限公司)在70°C熔融，備用；2)將IOOg陽離子聚合物(實施例2方案制得)、280g去離子水混合，在攪拌下升溫至65°C,提高攪拌速度到10000rpm/min,攪拌下加入熔融的施膠劑臘液,攪拌時間為5分鐘。在65°C、IOMpa條件下均質(zhì)一次。3)迅速降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾出料。所得的施膠劑乳液，重量固含量
24.93wt%,粘度27. 2mPa. s (NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定)，pH=2. 05 (使用PHS-3C精密pH計測得)。
實施例3陽離子聚合物的合成a)將2g過硫酸銨溶解于IOg去離子水溶解成引發(fā)劑水溶液。備用；
b)將IOOg殼聚糖、300g去離子水加入IOOOml四口燒瓶中，溶解，升溫至65°C ；c)在65°C情況下，將3g雙氧水加入四口燒瓶中，65°C保溫2小時；用6g氫氧化鈉調(diào)整 pH=ll. 60。d)再升溫至80°C，將20g3_氯-2-羥丙基三甲基氯化銨迅速加入四口燒瓶中，80°C保溫3小時；用2g醋酸中和至pH=4. 08，接著再滴加3g乙烯基三乙氧基硅烷和引發(fā)劑溶液，滴加時間為10分鐘，80 V保溫O. 8小時，加入O. 7g亞甲基雙甲萘磺酸鈉，80 V保溫O. 8小時，加入138. 5g去離子水，降溫至25°C過濾，得到陽離子聚合物重量固含量為22. 62wt%,分子量為50101g/mol (使用美國Wyatt Technology Corp公司產(chǎn)的多角度動態(tài)激光光散射分子量測定儀測定)。高性能施膠劑乳液的制備I)將IOOgAKD蠟(上海東升新材料有限公司)在70°C熔融，備用；2)將50g陽離子聚合物(實施例3方案制得)、406. 25g去離子水混合，在攪拌下升溫至70°C，提高攪拌速度到9000rpm/min，攪拌下加入熔融的施膠劑蠟液，攪拌時間為10分鐘。在70°C、18Mpa條件下均質(zhì)一次。3)迅速降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾出料。所得的施膠劑乳液，重量固含量20. 10wt%，粘度13. 2mPa. s (NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定)，pH=2. 80 (使用PHS-3C精密pH計測得)。實施例4陽離子聚合物的合成a)將Ig過硫酸銨溶解于IOg去離子水溶解成引發(fā)劑水溶液。備用；b)將IOOg殼聚糖、300g去離子水加入IOOOml四口燒瓶中，溶解，升溫至63°C ；c)在63°C情況下，將2g雙氧水加入四口燒瓶中，63°C保溫2. 5小時；ffl8g氫氧化鈉調(diào)整pH=12. 05。d)再升溫至85°C，將10g3_氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、15g2，3_環(huán)氧丙基三甲基氯化銨迅速加入四口燒瓶中，85°C保溫4小時；用2. 5g醋酸中和至pH=4. 36，接著再滴加2g乙烯基三乙氧基硅烷、2g乙烯基三異丙氧基硅烷和引發(fā)劑溶液，滴加時間為8分鐘，85°C保溫O. 6小時，加入O. 3g亞甲基雙甲萘磺酸鈉、O. 3g亞甲基雙甲萘磺酸鈉，85°C保溫O. 6小時,加入34. 4g去尚子水，降溫至25°C過濾,得到陽尚子聚合物重量固含量為23. 95wt%,分子量為67431g/mol (使用美國Wyatt Technology Corp公司產(chǎn)的多角度動態(tài)激光光散射分子量測定儀測定)。高性能施膠劑乳液的制備I)將IOOgAKD蠟(上海東升新材料有限公司)在70°C熔融，備用；2)將75g陽離子聚合物(實施例4方案制得)、480. 5g去離子水混合，在攪拌下升溫至72°C，提高攪拌速度到8500rpm/min，攪拌下加入熔融的施膠劑蠟液，攪拌時間為12分鐘。在72°C、22Mpa條件下均質(zhì)一次。3)迅速降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾出料。所得的施膠劑乳液，重量固含量18. 20wt%，粘度11. 30mPa. s (NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定)，pH=3. 26 (使用PHS-3C精密pH計測得)。實施例5對比例按CN200710150369. O的方法制備的施膠劑乳液用實施例I 4和對比例，按下述工藝進(jìn)行應(yīng)用實驗實驗條件漿料針葉漿(400SR):闊葉漿(400SR)=20 :80(干/干)實驗室打漿打漿度40.OOSR 濕重3· 6g
施I父劑添加量1·0%o> I. 3%。、I. 6%。、I. 9%。(干 / 干紙)工藝方案設(shè)計抄造定量50g/m2工藝衆(zhòng)100%+施膠劑乳液按上述工藝，稱取漿料，加入施膠劑乳液攪拌，取下配好的漿料，用73-62半自動紙頁成型器抄片，用73-50標(biāo)準(zhǔn)紙頁壓榨機(jī)壓榨后，自然風(fēng)干，然后檢測紙樣在105°C烘箱熟化 I.5min 和 3min 后的 Imin Cobb 值。A)判定標(biāo)準(zhǔn)Cobb值越低效果越好；B)將上述紙樣采用IGT印刷適性儀(日本KRK)進(jìn)行檢測判定標(biāo)準(zhǔn)表面強(qiáng)度越大表明乳液效果越好手抄片紙樣Cobb值指標(biāo)及表面強(qiáng)度(溫/濕度10°C /37%)
權(quán)利要求
1.漿內(nèi)施膠劑乳液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將陽離子聚合物和水混合，在70 75°C，攪拌速度為8000 10000rpm/min，加入熔融的烷基烯酮ニ聚體，攪拌時間為10 15分鐘，在10 25Mpa條件下均質(zhì)，即可獲得性能施膠劑乳液； 所述陽離子聚合物是以陽離子醚化劑、殼聚糖、雙氧水、硅烷和醋酸和氫氧化鈉、分散劑在引發(fā)劑的作用下反應(yīng)制備得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，各個組分重量份為 烷基烯酮ニ聚體 100份 陽離子聚合物25 100份 水270 600份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述陽離子聚合物的制備方法，包括如下步驟 (a)在60 70°C下，將重量濃度為30%的雙氧水加入殼聚糖和水的混合物，保溫I 3小時，用氫氧化鈉調(diào)整pH為10 13; (b)再升溫至70 90°C，加入陽離子醚化劑，加入時間10 30分鐘，繼續(xù)在70 90°C保溫2 5小時，用醋酸中和至pH=3 5接著再滴加硅烷和引發(fā)劑溶液，滴加時間為5 15分鐘，70 90°C保溫O. 5 I小時，加入分散劑，70 90°C保溫O. 5 I小時，加入水稀釋，得到陽離子聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，引發(fā)劑溶液的重量濃度為20 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，各個組分的重量份為殼聚糖100份重量濃度為30%雙氧水I 5份 陽離子醚化劑 10 30份 硅烷0.5 5份 引發(fā)劑0.3 3份 分散劑0.5 I份水320 590份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的陽離子醚化劑選自3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的至少ー種； 所述的硅烷選自こ烯基三異丙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或こ稀基ニこ氧基娃燒中的至少一種； 所述的弓I發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的至少ー種； 所述的分散劑選自亞甲基雙萘磺酸鈉或亞甲基雙甲萘磺酸鈉中的至少ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項所述方法制備的漿內(nèi)施膠劑乳液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的漿內(nèi)施膠劑乳液的應(yīng)用，其特征在于，用于紙張的漿內(nèi)施膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種漿內(nèi)施膠劑乳液及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括如下步驟將陽離子聚合物和水混合，在70～75℃，攪拌速度為8000～10000rpm/min，加入熔融的烷基烯酮二聚體，攪拌時間為10～15分鐘，在10～25MPa條件下均質(zhì)，即可獲得性能施膠劑乳液；所述陽離子聚合物是以陽離子醚化劑、殼聚糖、雙氧水、硅烷和醋酸和氫氧化鈉、分散劑在引發(fā)劑的作用下反應(yīng)制備得到的。本發(fā)明的漿內(nèi)施膠劑乳液是一種能滿足造紙涂料用高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品在應(yīng)用于紙張的漿內(nèi)施膠，能明顯改善紙張的疏水性，降低Cobb值及提高紙張的表面強(qiáng)度。
文檔編號C08F251/00GK102852034SQ20121037815
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者施曉旦, 尹東華, 王養(yǎng)臣 申請人:上海東升新材料有限公司