CN101168940B - 石蜡/akd复合型中性造纸施胶剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石蜡/AKD复合型中性造纸施胶剂的制备方法，其步骤是(1)将AKD和石蜡蜡粉融化成AKD溶液；(2)将加热后的复合乳化剂加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切搅拌机搅拌；(3)提高快速剪切搅拌机转速并加入预热水使形成的AKD溶液在W/O到O/W转化点附近进行乳化；快速搅拌并加入预热水并继续搅拌；(4)加入絮凝剂PAC的水溶液，并继续搅拌；(5)停止搅拌并用冷水快速冷却降温，即得石蜡/AKD复合型中性施胶剂乳液成品。发明所制得的复合型中性施胶剂具有留着率高，对纸张物理性能影响小，且乳液稳定等优点。

Description

石蜡/AKD复合型中性造纸施胶剂的制备方法

技术领域

本发明属于造纸领域，尤其是一种石蜡/AKD复合型中性造纸施胶剂的制备方法。

背景技术

在抄纸过程中，对纸张进行施胶处理是造纸湿部的一道十分重要的工序。在中碱性造纸工艺中的中碱性施胶技术，是20世纪70年代从国外发展起来的一项新技术，国内从20世纪80年代开始使用中性施胶，经过近20年的努力，中性施胶的研究取得了迅速的发展，特别是AKD中性施胶，在多种中碱性施胶抄造技术中的发展最为迅速。

使用AKD(烷基烯酮二聚体)作施胶剂的中碱性造纸采用碳酸钙作填料，可以节省约25％的纤维原料，大大降低了成本，同时碳酸钙对pH值的缓冲作用更加方便了二次纤维的利用；另外，使用碳酸钙加填，纸张的白度、不透明度、耐折度、表面强度、耐久性能和印刷性能均有明显提高，且纸张的脆性明显降低，这在一定程度上解决了草浆纸易发脆的问题，并可获得重施胶效果，而不存在沉淀物，通常也不会出现假施胶现象，并可以在高填料量下施胶而不会产生沉淀物。此外，AKD施胶对控制纸板的边缘渗透十分有效，所以液体包装纸往往使用AKD施胶。由于采用中性抄纸对纸机设备和附件腐蚀较轻、废水量少、排水pH值高，且AKD属于反应型施胶剂，既可以改善纸张的性能，又可用于低强度而又价廉的纤维的补强，故其应用前景要比传统的酸性施胶剂要好。通过国内铜板原纸厂家的推广，目前相继在邮票原纸、静电复印纸、胶版印刷纸、档案纸、高级文化用纸等纸种中被广泛使用。

AKD即烷基烯酮二聚体，它的分子中有1个内酯环和2个烷基侧链，是一种不饱和内酯，外观为蜡状固体，熔点为40-50℃，在65.5℃以上及易水解为酮，AKD系列中最具代表性的是十六烷基烯酮二聚体。AKD结构式为：

其特性是不溶于水，能溶于乙醇、苯和三氯甲烷等有机溶剂中，常温下外观为淡黄色蜡状固体。应用于造纸工业中的浆内AKD施胶剂，其化学组成是十四烷基或十六烷基的烯酮二聚体，属反应型施胶剂。AKD对纸张的施胶机理主要包括三个阶段：①AKD胶乳颗粒在纤维表面的留着；②加热熟化过程中，AKD在纤维表面的铺展；③AKD分子与纤维素发生化学反应。

AKD本身具有憎水性长链脂肪基和反应性官能基，当AKD施胶剂胶料加入纸浆内，由于AKD施胶剂在借助阳离子剂的作用下，留着在带阴电荷的纤维上，湿纸页在压榨和干燥过程中，胶料微粒均匀吸附和分布在纤维表面。AKD熔点较低，在纸机干燥部，AKD胶熔融并在中性或碱性pH值作用下，反应官能基与纤维素羟基发生酯化反应，并与纤维架键结合，而疏水性长链脂肪基转向纸面，形成疏水层，使成纸具有高度抗水性和施胶效果。

AKD施胶剂在使用过程中，常出现的一些问题是：(1).AKD施胶剂为反应型施胶剂，反应较慢，需要一定的熟化时间。(2).由于AKD本身不带电荷，因此在纸纤维上难以留着，一般需要使用阳离子乳化剂将AKD乳化，使AKD带上阳电荷而吸附到带负电荷的纤维上。早期是以阳离子淀粉作为AKD的阳离子乳化剂，但阳离子淀粉的电荷密度较低，分子质量较大，与AKD粒子的结合强度也较低，因此乳液的稳定性和施胶效果较差；另外，淀粉容易霉变，会引起乳液变质，因此施胶效果往往欠佳。

石蜡是由高分子碳氢化合物所构成，主要成份是正构烷烃，其结构式为CnH2n+2，含有16～35个碳原子的正烷烃的混合物，其中n值越大，石蜡的熔点越高。石蜡分子中不含亲水基团，油性极强。石蜡乳液可以制浆内单独用作浆内施胶剂，或和松香胶掺用作混合施胶剂。它可以在酸性条件下施胶，也可用碳酸钙做填料，在中性或近碱性条件下进行浆内施胶施胶。另外，石蜡乳液也常用于纸机内外的表面施胶，用以提高纸张的抗水性和抗渗透性能，故广泛用于造纸工业的各种纸及纸板，如印刷包装纸、书写纸、食品包装纸、电缆包装纸、折叠纸板、纸杯原纸、纸盘原纸及冷冻食品纸板。

使用石蜡乳液之所以能够增加抗水性，不是由于形成了连续性蜡膜，而是纤维被极细微的蜡粒子所覆盖，增加了纤维与水的接触角所致。全部采用石蜡乳液施胶时，纸质较软且对纸张的强度有一定的损失。因此，通常不单独使用石蜡乳液进行施胶，而是将其与其它胶料混合使用。

通常情况下用石蜡和松香胶复配使用，未见有石蜡和AKD复配使用的报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种石蜡/AKD复合型中性造纸施胶剂的制备方法，本制备方法使用自制阳离子型复合乳化剂乳化AKD和石蜡的混合物所制得的新型复合型施胶剂，提高了纸张下机施胶度，降低了胶料成本，同时减少了单一石蜡乳液对纸张强度的影响。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其制备方法的步骤是：

(1).在65～75℃水浴下，将AKD和石蜡蜡粉融化成AKD溶液，并分别对复合乳化剂和水进行预热；

(2).将加热后的复合乳化剂加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切搅拌机在9000～10000r/min下搅拌0.8～1.2分钟；

(3).提高快速剪切搅拌机转速至21000～22000r/min并加入预热水使形成的AKD溶液在W/O到O/W转化点附近进行乳化；快速搅拌1.5～2.5分钟后，加入预热水并继续搅拌1.5～2.5分钟；

(4).加入絮凝剂PAC的水溶液，并继续搅拌0.8～1.2分钟；

(5).停止搅拌并用冷水快速冷却降温，即得石蜡/AKD复合型中性施胶剂乳液成品。

而且，所述的AKD溶液中AKD和石蜡蜡粉的重量比例为：4∶1～4。

而且，所述的复合乳化剂包括阳离子聚合物乳化剂为丙烯酰胺或苯乙烯或阳离子单体。

而且，所述的阳离子单体包括甲基酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)。

而且，所述的对复合乳化剂和水的预热温度为60～70℃：

而且，所述的絮凝剂PAC包括聚铝、碱式氯化铝，其水溶液的浓度为40～50％。

而且，所述的体积比AKD溶液∶复合乳化剂∶预热水＝5∶3∶20。

本发明的优点和有益效果是：

(1).本发明主要采用阳离子乳化剂乳化AKD和石蜡的混合物，制得一种复合型中性施胶剂，该复合型中性施胶剂具有留着率高，对纸张物理性能影响小，且乳液稳定等优点。

(2).本发明所制得的复合型中性施胶剂应用在浆内施胶中，与单一AKD乳液相比，下机施胶度和熟化后的施胶度均有所提高，且熟化时间缩短。在达到同等施胶效果的同时，本发明施胶剂的用量更少，这在一定程度上为企业降低了生产成本，提高了经济效益。

(3).本发明制备方法所制得的新型复合型施胶剂，提高了纸张下机施胶度，降低了胶料成本，同时减少了单一石蜡乳液对纸张强度的影响。

具体实施方式

本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。

实施例1：

一种石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备：

(1).在70℃水浴下，将AKD10g和石蜡2.5g混合融化，并分别对乳化剂丙烯酰胺和水进行预热，预热温度均为65℃。

(2).将乳化剂丙烯酰胺9ml加入到熔融的AKD中并用快速剪切搅拌机在10000r/min下搅拌1分钟。

(3).提高快速剪切搅拌机转速至22000r/min并加入20ml预热水以使乳液在W/O到O/W转化点附近进行乳化；快速搅拌2分钟后，加入60ml预热水继续搅拌2分钟。

(4).加入含0.5gPAC的水溶液10ml，并继续搅拌1分钟。

(5).停止搅拌并用冷水快速冷却降温，得复合施胶剂乳液成品。此乳液的粒径为1268nm，Zeta电位为38mV。

实施例2：

按上述的相同步骤，重复进行实施例1，将石蜡用量改成5g，制得复合施胶剂乳液。此乳液的粒径为1250nm，Zeta电位为37mV。

实施例3：

按上述的相同步骤，重复进行实施例1，将石蜡用量改成10g，制得复合施胶剂乳液。此乳液的粒径为1283nm，Zeta电位为34mV。

下面通过两个应用实例进一步说明本发明的先进性：

应用实例1：

用以上实施例2中制备的产品用于浆内施胶，并与传统的单一AKD乳液进行对比。测试结果表明：当本发明施胶剂的用量为0.2％时，纸张下机施胶度为51s，熟化后纸页施胶度达61s，其下机熟化程度达83.6％；而要达到61s的施胶度，传统的单一AKD施胶剂乳液的用量则需要0.3％，且其下机施胶度仅为37s，下机熟化程度为60.6％，达到相同的熟化施胶效果。本发明的施胶剂为传统单一AKD施胶剂用量的63％，说明在达到同等施胶效果的同时，本发明施胶剂的用量更少，且下机熟化程度更高，降低了生产成本，提高了经济效益。

应用实例2：

用以上实施例2中制备的产品用于浆内施胶，考察复合施胶剂对纸张物理强度指标的影响。测试结果表明：复合施胶剂的加入并没有使纸张的撕裂度、耐破度和抗张强度等强度指标下降。

Claims (5)

1.一种石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其特征在于：其制备方法的步骤是：

(1).在65～75℃水浴下，将AKD和石蜡蜡粉融化成AKD溶液，并分别对丙烯酰胺和水进行预热；

(2).将加热后的丙烯酰胺加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切搅拌机在9000～10000r/min下搅拌0.8～1.2分钟；

(3).提高快速剪切搅拌机转速至21000～22000r/min并加入预热水使形成的AKD溶液在W/O到O/W转化点附近进行乳化；快速搅拌1.5～2.5分钟后，加入预热水并继续搅拌1.5～2.5分钟；

(4).加入絮凝剂PAC的水溶液，并继续搅拌0.8～1.2分钟；

(5).停止搅拌并用冷水快速冷却降温，即得石蜡/AKD复合型中性施胶剂乳液成品。

2.根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的AKD溶液中AKD和石蜡蜡粉的重量比例为：4∶1～4。

3.根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的对丙烯酰胺和水的预热温度为60～70℃。

4.根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的絮凝剂PAC为聚铝，其水溶液的浓度为40～50％。

5.根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其特征在于：所述AKD溶液∶丙烯酰胺∶预热水的体积比为5∶3∶20。