CN101392478A - 环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法。碱性熟化的湿增强剂聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂作为增湿强剂成为目前的主流产品，但未经交联改性的PAE交联程度、分子量较低，其留着性能差，纸张的湿强效果远达不到生产要求，且导致废水中可吸附性有机卤化物含量增加。本发明以二元酸和多元胺为原料反应制得聚酰胺多胺中间体，取一定量聚酰胺多胺中间体、环氧树脂和环氧氯丙烷，于一定温度下反应至产品达到一定黏度，即可加酸终止反应，得到环氧交联改性纸张增湿强剂。本发明可减少环氧氯丙烷用量，降低排出物中有机氯含量；产品留着率得到大幅度提高，它不仅能提高纸张的湿强度，而且能增加纸张的耐折度、抗张强度和干强度等物理性能。
Description
技术领域
本发明属于精细化学品制备工艺领域，特别涉及环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法。
背景技术
随着造纸业的迅速发展，传统的造纸增湿强剂如脲醛树脂(UF)、改性三聚氰胺甲醛树脂(MF)等由于环境污染及甲醛释放等原因，已逐渐被其他产品替代。
碱性熟化的湿增强剂聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PAE)作为增湿强剂成为目前的主流产品，其具有传统增湿强剂无法比拟的优点。它不仅不存在甲醛释放问题，且在中碱性条件和较低用量下，就能达到很好的湿强效果，具有良好的再成浆性能。但未经交联改性的PAE交联程度、分子量较低，其留着性能差，对一些要求高湿强度纸种的应用效果仍不理想，纸张的湿强效果远达不到生产要求，且导致废水中可吸附性有机卤化物(AOX)含量增加；并会给纸张的抄造带来许多不良影响，如浆料易产生气泡、絮聚，纸页均匀度差，刚性低等。
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，且可减少环氧氯丙烷用量，降低排出物中有机氯含量，对环境友好的交联改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷纸张增湿强剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先将多元胺和二元酸按0.8-1.5：1的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至140-200℃，保温3-7小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度100-160mPa.s(25℃，剪切率50s-1，聚酰胺多胺含固量为50％条件下测量)，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得增湿强剂中间体A；将溶液A、环氧氯丙烷和环氧树脂按100：1-40：1-30的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于50-80℃反应1-6小时，体系黏度达到20到60mPa.s(测量条件同上)时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为10％-15％，用酸调节体系pH值至1-4，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
本发明的二元酸采用丁二酸，己二酸、富马酸、顺丁烯二酸等中的一种或其中一种以任意比例的混合；多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或其中一种以任意比例的混合；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。环氧树脂为水溶性或水乳性的环氧树脂，水溶性环氧树脂是甘油与环氧氯丙烷所制得的环氧树脂系列，水乳性环氧树脂是E-20，E-44，E-51等环氧树脂水乳液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；在环氧氯丙烷生产过程的第二步即环氧氯丙烷改性聚酰胺多胺时，同时加入环氧树脂作交联剂，提高了产品分子量，改善了改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷的留着性能，在较低用量下使纸张达到理想的湿强效果；增加了分子链段的交联活性，增强了聚合物之间在纤维周围所形成的交错链状结构的强度，更好地限制了纤维与纤维间的活动，阻止纤维的润胀和吸水，减少纸页伸缩变形等性能；同时湿强剂树脂与相邻纤维间的部分羟基形成更多新的结合抗水链键(共价键、氢键等)，极大提高了纸张的湿强度。
具体实施方式
实施例1：二乙烯三胺和己二酸按0.9：1的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至140℃，保温7小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度130mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水溶性环氧树脂681按100：5：15的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于50℃反应2小时，体系黏度达到40mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为15％，盐酸调节体系pH值至1，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例2：二乙烯三胺和己二酸按1.0：1.0的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至160℃，保温5小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度150mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水溶性环氧树脂682按100：10：10的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于60℃反应3小时，体系黏度达到50mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为12％，盐酸调节体系pH值至2，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例3：二乙烯三胺和己二酸按1.1：1.0的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至200℃，保温3小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度160mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水乳型环氧树脂E-20按100：20：20的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于80℃反应1小时，体系黏度达到55mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为12％，冰醋酸调节体系pH值至4，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例4：二乙烯三胺和己二酸按1.2：1.0的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至180℃，保温5小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度160mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水乳型环氧树脂E-44按100：20：20的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于75℃反应2小时，体系黏度达到60mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为11％，冰醋酸调节体系pH值至2，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例5：二乙烯三胺和己二酸按1.06：1.0的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至190℃，保温4小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度150mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水乳型环氧树脂E-51按100：30：10的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于60℃反应3小时，体系黏度达到50mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为12％，盐酸调节体系pH值至2，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例6：三乙烯四胺和己二酸按0.8：1的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至140℃，保温7小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度130mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水溶性环氧树脂681按100：5：15的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于50℃反应2小时，体系黏度达到40mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为15％，盐酸调节体系pH值至1，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例7：三乙烯四胺和己二酸按0.9：1.0的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至180℃，保温5小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度160mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水乳型环氧树脂E-44按100：20：20的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于75℃反应2小时，体系黏度达到60mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为11％，冰醋酸调节体系pH值至2，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例8：四乙烯五胺和己二酸按0.8：1.0的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至160℃，保温5小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度150mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水溶性环氧树脂682按100：10：10的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于60℃反应3小时，体系黏度达到50mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为12％，盐酸调节体系pH值至2，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
实施例9：四乙烯五胺和己二酸按0.85：1.0的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至190℃，保温4小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度150mPa.s，加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得到增湿强剂中间体A；然后将溶液A、环氧氯丙烷和水乳型环氧树脂E-51按100：30：10的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于60℃反应3小时，体系黏度达到50mPa.s时，停止加热，用去离子水稀释至含固量为12％，盐酸调节体系pH值至4，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
本发明可减少环氧氯丙烷用量，降低排出物中有机氯含量；环氧树脂交联后的产品其分子量大大增加，分子链段的交联活性点增多。此增湿强剂留着率得到大幅度提高，它不仅能提高纸张的湿强度，而且能增加纸张的耐折度、抗张强度、和干强度等物理性能，如将其用于纸张表面涂布，亦可大幅度提高纸张的表面抗水性。
Claims (5)
1、环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法，其特征在于：
1)将多元胺和二元酸按0.8-1.5：1的摩尔比加入到干燥反应器中，加热至140-200℃，保温3-7小时使反应器中的聚酰胺多胺的黏度100-160mPa.s；在25℃，剪切率50s-1，聚酰胺多胺含固量为50％条件下测量，再加入去离子水，将聚酰胺多胺稀释到含固量为50％，得增湿强剂中间体A；
2)将溶液A、环氧氯丙烷和环氧树脂按100：1-40：1-30的质量比混合均匀后，加入去离子水将体系稀释到含固量为20％，于50-80℃反应1-6小时，体系黏度达到20到60mPa.s；在25℃，剪切率50s-1，聚酰胺多胺含固量为50％条件下测量，停止加热，用去离子水稀释至含固量为10％-15％，用酸调节体系pH值至1-4，即可得环氧交联改性纸张增湿强剂。
2、根据权利要求1所述的环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法，其特征在于：所述的二元酸采用丁二酸，己二酸、富马酸、顺丁烯二酸等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所述的环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法，其特征在于：所述的多元胺采用二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或其中一种以任意比例的混合。
4、根据权利要求1所述的环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法，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所述的环氧交联改性纸张增湿强剂的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂为水溶性或水乳性的环氧树脂，水溶性环氧树脂是甘油与环氧氯丙烷所制得的环氧树脂系列，水乳性环氧树脂是E-20，E-44，E-51等环氧树脂水乳液的一种或其中一种以任意比例的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090325 |