CN101215807A - 阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，首先将聚乙烯醇固体颗粒和去离子水加入到反应器中，加热至一定温度并保温使反应器中聚乙烯醇完全融解后，降温冷却，加入阳离子醚化剂对聚乙烯醇进行阳离子化；最后向阳离子聚乙烯醇溶液中加入聚合交联单体，体系pH值调节至酸性，保温一段时间后调节pH值至弱酸性后，得到透明液体。采用本发明可避免排出物不含有机卤化物和甲醛，离子化改性后的交联产品的留着率得到大幅度提高，它不仅能提高纸张的干强和湿强，而且能增加纸张的耐折度，如将其用于纸张表面涂布，亦可大幅度提高纸张的表面强度。同时，该产品制备工艺简单，原料成本较低，可扩大聚乙烯醇的应用范围。
Description
技术领域
本发明属于精细化学品制备工艺领域，特别涉及一种阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法。
背景技术
聚乙烯醇是一种用途相当广泛的水溶性高分子，无毒无害，由于其优异的粘结性、平滑性、耐油性、耐溶性、气体阻绝性、耐磨性、保护胶体性等特性而得到广泛应用。同时其还具有耐矿物油、油脂、润滑剂和大多数有机溶剂的特性。但由于它是非离子性的，直接加入浆内，留着率很低，达不到预期的应用效果。聚乙烯醇与甲醛缩合后其成膜性能优异，且膜的机械强度、耐油性、耐溶剂性、耐水性等均得到极大提高，在众多领域得到广泛应用。但甲醛是对人体有极大伤害的一类单体，近几年国内外已在各个领域限制甲醛的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能够在纸浆内有高留着性能，使纸张具有高强度，且不含甲醛对环境友好的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先将聚乙烯醇和去离子水按1-20∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至80-100℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至50-65℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂按100∶1-40的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至8-10，于50-70℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；将聚合交联单体和溶液B按0-40∶100的质量比混合均匀后，用酸调节体系pH至1-4，在60-90℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入碱调节体系pH值为4-7后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
本发明的聚乙烯醇采用0588，1099、1750、1788、1799、2099、2488、2497中的一种或其中一种以任意比例的混合；阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵或两者的混合物；碱为氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺中的一种或其中一种以任意比例的混合物；酸为盐酸、冰醋酸、甲酸、硫酸、硝酸中的一种或其中一种以任意比例的混合物；聚合交联单体是乙二醛、戊二醛、正丁醛中的一种或其中一种以任意比例的混合物。
由于本发明制备过程不添加有机溶剂，无游离甲醛释放，无有机卤化物，消除对环境和人体健康造成的危害；对聚乙烯醇进行了离子化改性，使其由非离子性变为阳离子性，有利于提高产品的留着性，从而使纸张的强度得到进一步提高；引入交联聚合单体，可在纤维表面交联成膜，形成三维交联网络结构，并主要在纤维表面的细孔和缺陷交联成膜，且可在纸张干燥过程中与纤维上羟基键合，从而使纤维间的连接更紧密，提高纸张强度。
具体实施方式
实施例1：首先将聚乙烯醇(0588)和去离子水按5∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至90℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至65℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100∶25的质量比混合均匀后，用氨水调节体系pH值至10，于60℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；用盐酸调节阳离子化聚乙烯醇溶液B的pH至4，在70℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入氨水调节体系pH值为7后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
实施例2：首先将聚乙烯醇(1099)和去离子水按8∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至97℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至63℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂2，3-环氧丙基三甲基氯化铵按100∶40的质量比混合均匀后，用氢氧化钠调节体系pH值至9，于53℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；将聚合交联单体乙二醛和溶液B按10∶100的质量比混合均匀后，用冰醋酸调节体系pH至3，在80℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入氢氧化钠调节体系pH值为5后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
实施例3：首先将聚乙烯醇(1750)和去离子水按12∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至83℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至58℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂(3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的混合物)按100∶15的质量比混合均匀后，用氢氧化钾调节体系pH值至8，于65℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；将聚合交联单体戊二醛和溶液B按30∶100的质量比混合均匀后，用甲酸调节体系pH至2，在60℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入氢氧化钾调节体系pH值为4后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
实施例4：首先将聚乙烯醇(1788)和去离子水按15∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至86℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至50℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100∶30的质量比混合均匀后，用三甲胺调节体系pH值至10，于50℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；将聚合交联单体正丁醛和溶液B按20∶100的质量比混合均匀后，用硫酸调节体系pH至1，在90℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入三甲胺调节体系pH值为6后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
实施例5：首先将聚乙烯醇(2099与2488任意比例的混合)和去离子水按1∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至80℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至60℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂2，3-环氧丙基三甲基氯化铵按100∶10的质量比混合均匀后，用碳酸氢钠与三乙胺以任意比例的混合物调节体系pH值至8，于70℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；将聚合交联单体乙二醛与戊二醛以任意比例的混合物和溶液B按40∶100的质量比混合均匀后，用盐酸与甲酸以任意比例的混合物调节体系pH至1，在65℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入碳酸氢钠与三乙胺以任意比例的混合物调节体系pH值为4后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
实施例6：首先将聚乙烯醇(2497)和去离子水按4∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至95℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至52℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂2，3-环氧丙基三甲基氯化铵按100∶1的质量比混合均匀后，用三乙醇胺调节体系pH值至9，于55℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；将聚合交联单体乙二醛和溶液B按15∶100的质量比混合均匀后，用冰醋酸调节体系pH至2，在75℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入三乙醇胺调节体系pH值为6后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
实施例7：首先将聚乙烯醇(2099)和去离子水按20∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至100℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至55℃制得聚乙烯醇水溶液A；然后将溶液A和阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100∶35的质量比混合均匀后，用三甲胺调节体系pH值至8，于68℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；将聚合交联单体正丁醛和溶液B按35∶100的质量比混合均匀后，用硝酸调节体系pH至4，在85℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；向溶液C中加入三甲胺调节体系pH值为7后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
本发明所制备的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂可避免排出物不含有机卤化物和甲醛，离子化改性后产品的留着率得到大幅度提高，它不仅能提高纸张的干强和湿强，而且能增加纸张的耐折度，如将其用于纸张表面涂布，亦可大幅度提高纸张的表面强度。同时，该产品制备工艺简单，原料成本较低。
Claims (6)
1.阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于：
1)首先将聚乙烯醇和去离子水按1-20∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至80-100℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至50-65℃制得聚乙烯醇水溶液A；
2)然后将溶液A和阳离子醚化剂按100∶1-40的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至8-10，于50-70℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；
3)将聚合交联单体和溶液B按0-40∶100的质量比混合均匀后，用酸调节体系pH至1-4，在60-90℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；
4)向溶液C中加入碱调节体系pH值为4-7后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
2.根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于：所述的聚乙烯醇采用0588，1099、1750、1788、1799、2099、2488、2497中的一种或其中一种以任意比例的混合。
3.根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于：所述的阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵或两者的混合物。
4.根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于：所述的碱为氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺中的一种或其中一种以任意比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于：所述的酸为盐酸、冰醋酸、甲酸、硫酸、硝酸中的一种或其中一种以任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于：所述的聚合交联单体是乙二醛、戊二醛、正丁醛中的一种或其中一种以任意比例的混合物。
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