CN100480466C

CN100480466C - 阳离子松香中碱性施胶剂的制备方法

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Publication number: CN100480466C
Application number: CNB2007100178606A
Authority: CN
Inventors: 杨建洲; 张龙; 苗宗成
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2027-05-15
Also published as: CN101054784A

Abstract

阳离子松香中碱性施胶剂的制备方法，以松香、三甲胺为主要原料，选择一种含环氧基单体，反应制得阳离子松香酯，再经过一定条件，反应制得松香乳液。本发明可以使纸张表面均匀分布一种低表面自由能的物质，形成一层憎液性膜，阻止或延缓液体对纤维的渗透和扩散，使纸或纸板具有抗拒液体(特别是水和水溶液)扩散和渗透性能。

Description

阳离子松香中碱性施胶剂的制备方法

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体涉及一种阳离子松香中碱性施胶剂的制备方法。

背景技术

松香是一种丰富的可再生型资源。20世纪以来，随着科技进步和社会生产力的极大提高，人类创造了前所未有的物质财富，加速推进了文明发展进程。与此同时，人口剧增、资源过度消耗、环境污染、生态污染和南北差距扩大等问题日益突出，成为全球性的重大问题，严重地阻碍着经济的发展和人民生活质量的提高，继而威胁着全人类的未来生存和发展。在这种严峻的形式下，人们必须努力寻找一条经济、社会、环境和资源相互协调地、既能满足当代人的需求而又对满足后代人需求的能力不构成威胁的可持续发展的道路。而类似松香等天然产物大多数具有相对复杂的分子结构，从而表现出独特的性质，在利用时，只要顺应其结构加以合理的改造，要比直接以化石资源为原料合成省事得多，符合“绿色化学”的现代概念。21世纪的今天，人们已经充分认识到天然产物及其改性产物所具有的独特性质与功效是人类社会可持续发展的根本保证。据统计松树约占地球上森林面积的1/3，在我国从南到北都有分布。我国年产松香40～50万吨，是松香产量最大的国家。松香具有防腐、绝缘、黏合、软化等许多优良性能，广泛用于肥皂、造纸、涂料、油墨、电绝缘材料、化工等部门。松香用于纸张施胶剂已有200年的历史，由于其含有非极性的三环菲骨架和极性的羧基，可赋予纸张耐水耐油性，因此一直被用作浆内造纸施胶剂。

酸性造纸转化为中(碱)性造纸，是世界造纸史上一大变革。目前西欧与北美的造纸工业已转向碱性施胶，西欧目前60％为碱性施胶，美国的碱性造纸在50％以上。碱性施胶剂主要的产品有AKD和ASA。由于AKD、ASA易分解、乳液稳定性较差，而且贮存较为困难。而目前国内大多数纸厂仍使用普通的皂化松香胶(游离松香含量在40％以下)，采用酸性造纸工艺进行生产，三废污染严重对环境影响巨大，明显不符合社会的发展和进步。

由于松香胶类施胶剂的价格低、施胶效果好，并且用松香类施胶剂施胶的纸张的回收较非松香胶类容易，所以世界各国都在加快松香系施胶剂的研究。

随着我国国民经济的快速发展，纸张和纸板的需求与日俱增，特别是信息用纸、胶印用纸、医药卫生用纸等，而且产品质量要求也越来越高，2005年国内纸和纸板的产量已达3500万吨，造纸化学品的总产量也达到30～37万吨，销售额约为15～20亿元；2010年国内纸和纸板的产量将达4000万吨。若按造纸化学品需求量为纸和纸板产量的1％～2％来测算，届时造纸化学品需求量将达到35～40万吨，仅施胶剂用量按年造纸总量3200万吨，其中需要施胶剂的纸品占一半以上，按施胶剂在纸浆内用量1％计，每年全国需用施胶剂在16万吨以上。由于阳离子松香胶在性能和用量方面的优势，将会全面替代阴离子分散松香胶及其它浆内施胶剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低抄造中的细小纤维流失，节省浆耗降低成本，降低白水浓度，减少白水带来的处理费用及环境污染的阳离子松香中碱性施胶剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先，向丙酮溶液中缓慢通入三甲胺气体，得到三甲胺丙酮溶液；将三甲胺丙酮溶液与环氧氯丙烷按1.1～1.5：1的摩尔比混合，在室温下搅拌24小时，得到以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系；将十二酸、硬脂酸与质量分数为20.0％～25.0％的氢氧化钠水溶液按2∶1∶3的摩尔比混合得混合液，再向其中加入混合液质量2～3倍的丙酮作反应溶剂，待皂化完全后，再以混合液：松香为5-10∶100的质量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；将以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系加入松香溶液中，其混合比例是环氧丙基三甲基氯化铵与松香溶液中的松香按1∶1的质量比混合，匀速搅拌并回流反应24h，温度控制在55～65℃之间，制备出阳离子松香酯；将阳离子松香酯与松香按1∶1-10的质量比混合，然后再加入松香质量5％的乳化剂，将其在油浴中熔化，匀速搅拌，待混合物全熔后，温度升至145～155℃，继续搅拌10min进行乳化反应；将已乳化的松香降温至110～120℃，以1600～2000r/min的速度搅拌，然后向其中加入其质量分数3％～5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下搅拌10min，形成松香乳液，然后冷却至室温即可。

本发明的乳化剂为AE0-20、吐温或Span-60。

本发明可以使纸张表面均匀分布一种低表面自由能的物质，形成一层憎液性膜，阻止或延缓液体对纤维的渗透和扩散，使纸或纸板具有抗拒液体(特别是水和水溶液)扩散和渗透性能；本产品自身带阳电荷，在施胶过程中能很好与浆料中的细小纤维，填料等结合再通过自身阳离子基团的作用下让浆中的细小纤维与长纤维形成均匀而紧密的结合在一起，从而降低抄造中的细小纤维流失，节省浆耗降低吨纸成本，又可大大降低白水浓度，减少白水带来的处理费用及环境污染等问题。

具体实施方式

实施例1：首先，向丙酮溶液中缓慢通入三甲胺气体，得到三甲胺丙酮溶液；将三甲胺丙酮溶液与环氧氯丙烷按1.1∶1的摩尔比混合，在室温下搅拌24小时，得到以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系；将十二酸、硬脂酸与质量分数为20％的氢氧化钠水溶液按2∶1∶3的摩尔比混合得混合液，再向其中加入混合液质量2倍的丙酮作反应溶剂，待皂化完全后，再以混合液∶松香为8∶100的质量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；将以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系加入松香溶液中，其混合比例是环氧丙基三甲基氯化铵与松香溶液中的松香按1∶1的质量比混合，匀速搅拌并回流反应24h，温度控制在55～65℃之间，制备出阳离子松香酯；将阳离子松香酯与松香按1：7的质量比混合，然后再加入松香质量5％的AE0-20，将其在油浴中熔化，匀速搅拌，待混合物全熔后，温度升至145～155℃，继续搅拌约10min进行乳化反应；将已乳化的松香降温至110～120℃，以1600～2000r/min的速度搅拌，然后向其中加入其质量分数4％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下搅拌10min，形成松香乳液，然后冷却至室温即可。

实施例2：首先，向丙酮溶液中缓慢通入三甲胺气体，得到三甲胺丙酮溶液；将三甲胺丙酮溶液与环氧氯丙烷按1.3∶1的摩尔比混合，在室温下搅拌24小时，得到以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系；将十二酸、硬脂酸与质量分数为23％的氢氧化钠水溶液按2∶1∶3的摩尔比混合得混合液，再向其中加入混合液质量2.5倍的丙酮作反应溶剂，待皂化完全后，再以混合液∶松香为10∶100的质量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；将以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系加入松香溶液中，其混合比例是环氧丙基三甲基氯化铵与松香溶液中的松香按1∶1的质量比混合，匀速搅拌并回流反应24h，温度控制在55～65℃之间，制备出阳离子松香酯；将阳离子松香酯与松香按1：3的质量比混合，然后再加入松香质量5％的吐温，将其在油浴中熔化，匀速搅拌，待混合物全熔后，温度升至145～155℃，继续搅拌约10min进行乳化反应；将已乳化的松香降温至110～120℃，以1600～2000r/min的速度搅拌，然后向其中加入其质量分数3％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下搅拌10min，形成松香乳液，然后冷却至室温即可。

实施例3：首先，向丙酮溶液中缓慢通入三甲胺气体，得到三甲胺丙酮溶液；将三甲胺丙酮溶液与环氧氯丙烷按1.5∶1的摩尔比混合，在室温下搅拌24小时，得到以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系；将十二酸、硬脂酸与质量分数为25％的氢氧化钠水溶液按2∶1∶3的摩尔比混合得混合液，再向其中加入混合液质量2.8倍的丙酮作反应溶剂，待皂化完全后，再以混合液：松香为5∶100的质量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；将以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系加入松香溶液中，其混合比例是环氧丙基三甲基氯化铵与松香溶液中的松香按1∶1的质量比混合，匀速搅拌并回流反应24h，温度控制在55～65℃之间，制备出阳离子松香酯∶将阳离子松香酯与松香按1：5的质量比混合，然后再加入松香质量5％的Span-60，将其在油浴中熔化，匀速搅拌，待混合物全熔后，温度升至145～155℃，继续搅拌约10min进行乳化反应；将已乳化的松香降温至110～120℃，以1600～2000r/min的速度搅拌，然后向其中加入其质量分数5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下搅拌10min，形成松香乳液，然后冷却至室温即可。

实施例4：首先，向丙酮溶液中缓慢通入三甲胺气体，得到三甲胺丙酮溶液；将三甲胺丙酮溶液与环氧氯丙烷按1.2∶1的摩尔比混合，在室温下搅拌24小时，得到以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系；将十二酸、硬脂酸与质量分数为22％的氢氧化钠水溶液按2∶1∶3的摩尔比混合得混合液，再向其中加入混合液质量2.3倍的丙酮作反应溶剂，待皂化完全后，再以混合液∶松香为6∶100的质量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；将以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系加入松香溶液中，其混合比例是环氧丙基三甲基氯化铵与松香溶液中的松香按1∶1的质量比混合，匀速搅拌并回流反应24h，温度控制在55～65℃之间，制备出阳离子松香酯；将阳离子松香酯与松香按1：10的质量比混合，然后再加入松香质量5％的AE0-20，将其在油浴中熔化，匀速搅拌，待混合物全熔后，温度升至145～155℃，继续搅拌约10min进行乳化反应；将已乳化的松香降温至110～120℃，以1600～2000r/min的速度搅拌，然后向其中加入其质量分数4.5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下搅拌10min，形成松香乳液，然后冷却至室温即可。

实施例5：首先，向丙酮溶液中缓慢通入三甲胺气体，得到三甲胺丙酮溶液；将三甲胺丙酮溶液与环氧氯丙烷按1.4∶1的摩尔比混合，在室温下搅拌24小时，得到以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系；将十二酸、硬脂酸与质量分数为24％的氢氧化钠水溶液按2∶1∶3的摩尔比混合得混合液，再向其中加入混合液质量3倍的丙酮作反应溶剂，待皂化完全后，再以混合液∶松香为9∶100的质量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；将以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系加入松香溶液中，其混合比例是环氧丙基三甲基氯化铵与松香溶液中的松香按1∶1的质量比混合，匀速搅拌并回流反应24h，温度控制在55～65℃之间，制备出阳离子松香酯；将阳离子松香酯与松香按1：1的质量比混合，然后再加入松香质量5％的吐温，将其在油浴中熔化，匀速搅拌，待混合物全熔后，温度升至145～155℃，继续搅拌约10min进行乳化反应；将已乳化的松香降温至110～120℃，以1600～2000r/min的速度搅拌，然后向其中加入其质量分数3.5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下搅拌10min，形成松香乳液，然后冷却至室温即可。

Claims

1、阳离子松香中碱性施胶剂的制备方法，其特征在于，

1)首先，向丙酮溶液中缓慢通入三甲胺气体，得到三甲胺丙酮溶液；

2)将三甲胺丙酮溶液与环氧氯丙烷按1.1～1.5：1的摩尔比混合，在室温下搅拌24小时，得到以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系；

3)将十二酸、硬脂酸与质量分数为20.0％～25.0％的氢氧化钠水溶液按2：1：3的摩尔比混合得混合液，再向其中加入混合液质量2～3倍的丙酮作反应溶剂，待皂化完全后，再以混合液：松香为5-10：100的质量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；

4)将以丙酮为介质的环氧丙基三甲基氯化铵分散体系加入松香溶液中，其混合比例是环氧丙基三甲基氯化铵与松香溶液中的松香按1：1的质量比混合，匀速搅拌并回流反应24h，温度控制在55～65℃之间，制备出阳离子松香酯；

5)将阳离子松香酯与松香按1：1-10的质量比混合，然后再加入松香质量5％的乳化剂，将其在油浴中熔化，匀速搅拌，待混合物全熔后，温度升至145～155℃，继续搅拌10min进行乳化反应；

6)将已乳化的松香降温至110～120℃，以1600～2000r/min的速度搅拌，然后向其中加入其质量分数3％～5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下搅拌10min，形成松香乳液，然后冷却至室温即可。

2、根据权利要求1所述的阳离子松香中碱性施胶剂的制备方法，其特征在于：所说的乳化剂为AEO-20、吐温、Span-60。