CN102493275A

CN102493275A - 一种稳定的asa造纸施胶乳液及其制备方法

Info

Publication number: CN102493275A
Application number: CN2011104045525A
Authority: CN
Inventors: 王慧丽; 刘温霞; 王哲
Original assignee: Shandong Institute of Light Industry
Current assignee: Shandong Institute of Light Industry
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及造纸施胶剂技术领域，特别涉及一种稳定的ASA造纸施胶乳液，包括去离子水、ASA、锂皂石和尿素，其中ASA与去离子水的质量比为1：0.8～4，锂皂石与ASA的质量比为1：20~200，尿素与锂皂石的质量比为1：2~100。制备方法：将锂皂石用去离子水分散，制得锂皂石胶体，将尿素溶于剩余的去离子水中配制成尿素水溶液，将锂皂石胶体与尿素水溶液混合，调节pH值到5~8，然后与ASA混合均匀，制得ASA造纸施胶乳液。乳化剂用量少、不使用传统表面活性剂，并且乳液浓度高、稳定性好，施胶效率高；制备方法工艺简单，乳化成本低廉，所得乳状液的施胶效率可得到大幅度提高。

Description

一种稳定的ASA造纸施胶乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸施胶剂技术领域，特别涉及一种稳定的ASA造纸施胶乳液，还涉及此稳定的ASA造纸施胶乳液的制备方法。

背景技术

当今造纸工业，中性施胶已经成为施胶主流，其主要的产品为AKD（烷基烯酮二聚体）和ASA（烯基琥珀酸酐），这两种施胶剂各有特点。相比较而言，ASA反应活性高，具有施胶效率高、用量少、熟化速度快、施胶pH值适应范围广、成纸不打滑等优势，广泛用于高级纸和纸板的浆内施胶，尤其适用于机内涂布的大型高速纸机。然而，ASA易水解，水解不但降低施胶效率，其水解产物还会造成纸张的抄造障碍，因此，ASA需要在抄纸车间现场乳化。目前主要利用阳离子淀粉和低分子表面活性剂来乳化ASA。由于淀粉需要先糊化、冷却之后再使用，乳化工艺复杂，不易控制，同时表面活性剂的使用会降低施胶效率，易产生气泡，给抄纸系统带来泡沫问题。因此，发展更为简便、易行的ASA的乳化方法和乳化体系来提高ASA的乳化性能是造纸工业提高ASA施胶效率的重要途径。

美国专利US 2008/0277084 A1披露了一种利用淀粉与丙烯酰胺、季铵盐、乙二醛三元共聚物共同乳化ASA的方法，乳化得到的ASA乳液施胶效率高，乳化过程中只需低速搅拌即可达到较好的乳化效果。美国专利US5962555利用紫罗烯聚合物与聚乙烯亚胺的混合物乳化ASA，据称紫罗烯聚合物提高施胶效率的同时还具有杀菌的作用。这些发明虽然制备了稳定的ASA乳状液，但过程中需要添加2％左右的表面活性剂，且乳化剂的用量太高，常为ASA的1～4倍。

《造纸科学与技术》2010年第3期第47页的文章报道了利用合成阳离子高分子乳化剂乳化ASA的方法，但需要与ASA的质量比为1:2的量，才能获得稳定具有施胶效率的ASA乳状液；公开号为CN101806018A的中国专利利用一种高电荷密度的聚乙烯胺作为乳化剂，可降低乳化剂的质量分数，但需要配用助留剂和稳定剂才能获得较好的稳定与施胶效果，乳化ASA所需输入的物料量仍然很高。

发明内容

为了解决以上ASA施胶剂中乳化剂用量大、会降低施胶效率、易产生气泡等问题，本发明提供了一种乳化剂用量少、乳化工艺简单、施胶效率高的稳定的ASA造纸施胶乳液。

本发明的另一个目的是提供了所述稳定的ASA造纸施胶乳液的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种稳定的ASA造纸施胶乳液，含有去离子水、ASA、锂皂石和尿素，其中ASA与去离子水的质量比为1：0.8～4，锂皂石与ASA的质量比为1：20~200，尿素与锂皂石的质量比为1：2~100。

本发明所涉及的ASA施胶剂为常温下以液态形式存在的未经乳化的各种用于造纸施胶的ASA工业产品，为了提高施胶效率，所使用的是没有添加表面活性剂的ASA工业产品，其与去离子水的质量比例优选为1:2~3。

本发明所涉及的锂皂石为市售人工合成的锂蒙脱石类粘土矿物，其结构和组成与天然锂蒙脱石类似，但纯度高，单分散性好，粒径远远小于普通蒙脱石，单个结晶体为圆盘状，直径25～30nm，厚度为0.92nm，而且其阳离子交换能力也比蒙脱石高，因此，其比表面积远远大于一般的蒙脱石，并具有较高的负电荷，分散于水中即成为胶体。在本发明中作为制备ASA造纸施胶乳液的主体乳化剂，优选锂皂石与ASA的质量比例为1:20~80。

本发明所涉及的尿素又名脲、碳酰二胺、碳酰胺，分子式为：CO(NH₂)₂，作为锂皂石润湿性的调节剂，尿素与锂皂石更优选的质量比例为1：25~50。

作为最优选的方案，ASA与去离子水的质量比为1：3，锂皂石与ASA的质量比为1：80，尿素与锂皂石的质量比为1：25，在此比例下，施胶效果最好。

一种稳定的ASA造纸施胶乳液的制备方法，将锂皂石用去离子水分散，制得锂皂石胶体，将尿素溶于去离子水中配制成尿素水溶液，将锂皂石胶体与尿素水溶液混合，调节pH值到5~8得到水相，然后与ASA混合均匀，制得ASA造纸施胶乳液。

所述的制备方法，锂皂石胶体中锂皂石的质量浓度不大于2wt%。

所述的制备方法，将水相在搅拌作用下加入到ASA中，或者在搅拌作用下将ASA加到水相中。但优选的是将水相加入ASA中。

所述的制备方法中，ASA与水相混合后的机械剪切作用可由任何一种搅拌或机械剪切设备提供，要求搅拌速度4000~20000转/分，更优选的方案是5000～12000转/分；搅拌时间2～20分钟，更优选的方案是3～10分钟，以为油状ASA在水中分散成小油滴提供足够的能量。

有益效果：本发明所制备的ASA造纸施胶乳液乳化剂用量少，乳液浓度高、稳定性好，施胶效率高；乳液制备方法工艺简单、不需要添加任何传统表面活性剂和高分子聚电解质，且乳化成本低廉，所得乳状液的施胶效率可得到大幅度提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，并不构成对本发明的任何限制。除另有指明，实施例中的所有份数均以重量计，所用的水均为去离子水。

实施例1

乳化剂的制备：将0.56份锂皂石分散于30份水中、0.056份尿素分散于14份水中，将上述两种液体混合，用盐酸调节pH值为6，制备成水相。

ASA的乳化：称取工业品ASA 56份，将上述制备的水相加入油状的ASA中，保持油水比例1：0.8，利用高速搅拌设备于20000转/分转速下搅拌乳化10分钟。制得的ASA乳液为均一乳白色水包油型（O/W）乳液，ASA的质量百分比约为56%，乳液在离心机下离心（转速3000r/min）10min无变化，无相体析出，无破乳现象。

浆内施胶效果：取100份阔叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入0.9份上述ASA乳液、2份Al₂(SO₄)₃，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m²的手抄片，利用液体渗透法（GB/T5405—2002）测得手抄片施胶度为72s。

实施例2

乳化剂的制备：将0.66份锂皂石分散于40份水中、0.0066份尿素分散于27份水中，将上述两种液体混合，用硫酸调节pH值为6，制备成水相。

ASA的乳化：称取工业品ASA 33份，加入上述制备的水相中，保持油水比例1：2，利用高速搅拌设备于4000转/分转速下搅拌乳化20分钟。制得的ASA乳液为均一乳白色水包油型（O/W）乳液，ASA的质量百分比约为33%，乳液在离心机下离心（转速3000r/min）10min无变化，无相体析出，无破乳现象。

浆内施胶效果：取100份阔叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入1.5份上述ASA乳液、2份Al₂(SO₄)₃，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m²的手抄片，利用液体渗透法（GB/T5405—2002）测得手抄片施胶度为81s。

实施例3

乳化剂的制备：将0.313份锂皂石分散于45份水中、0.0125份尿素分散于30份水中，将上述两种液体混合，用柠檬酸调节pH值为7，制备成水相。

ASA的乳化：称取工业品ASA 25份，将上述制备的水相加入油状的ASA中，保持油水比例1：3，利用高速搅拌设备于8000转/分转速下搅拌乳化5分钟。制得的ASA乳液为均一乳白色水包油型（O/W）乳液，ASA的质量百分比约为25%，乳液在离心机下离心（转速3000r/min）10min无变化，无相体析出，无破乳现象。

浆内施胶效果：取100份阔叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入2份上述ASA乳液、2份Al₂(SO₄)₃，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m²的手抄片，利用液体渗透法（GB/T5405—2002）测得手抄片施胶度为103s。

实施例4

乳化剂的制备：将1.25份锂皂石分散于65份水中、0.025份尿素分散于10份水中，将上述两种液体混合，用醋酸调节pH值为8，制备成水相。

ASA的乳化：称取工业品ASA 25份，加入上述制备的水相中，保持油水比例1：3，利用高速搅拌设备于12000转/分转速下搅拌乳化2分钟。制得的ASA乳液为均一乳白色水包油型（O/W）乳液，ASA的质量百分比约为25%，乳液在离心机下离心（转速3000r/min）10min无变化，无相体析出，无破乳现象。

浆内施胶效果：取100份阔叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入2份上述ASA乳液、2份Al₂(SO₄)₃，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m²的手抄片，利用液体渗透法（GB/T5405—2002）测得手抄片施胶度为90s。

实施例5

乳化剂的制备：将0.1份锂皂石分散于40份水中、0.05份尿素分散于40份水中，将上述两种液体混合，用硝酸调节pH值为5，制备成水相。

ASA的乳化：称取工业品ASA 20份，将上述制备的水相加入油状的ASA中，保持油水比例1：4，利用高速搅拌设备于5000转/分转速下搅拌乳化8分钟。制得的ASA乳液为均一乳白色水包油型（O/W）乳液，ASA的质量百分比约为20%，乳液在离心机下离心（转速3000r/min）10min无变化，无相体析出，无破乳现象。

浆内施胶效果：取100份阔叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入2.5份上述ASA乳液、2份Al₂(SO₄)₃，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m²的手抄片，利用液体渗透法（GB/T5405—2002）测得手抄片施胶度为63s。

实施例6

乳化剂的制备：将0.55份锂皂石分散于40份水中、0.0157份尿素分散于27份水中，将上述两种液体混合，用盐酸调节pH值为7，制备成水相。

ASA的乳化：称取工业品ASA 33份，将上述制备的水相加入油状的ASA中，保持油水比例1：2，利用高速搅拌设备于10000转/分转速下搅拌乳化3分钟。制得的ASA乳液为均一乳白色水包油型（O/W）乳液，ASA的质量百分比约为33%，乳液在离心机下离心（转速3000r/min）10min无变化，无相体析出，无破乳现象。

浆内施胶效果：取100份阔叶木浆分散在9900份水中，分散均匀后，加入1.5份上述ASA乳液、2份Al₂(SO₄)₃，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约60g/m²的手抄片，利用液体渗透法（GB/T5405—2002）测得手抄片施胶度为100s。

Claims

1.一种稳定的ASA造纸施胶乳液，其特征是含有去离子水、ASA、锂皂石和尿素，其中ASA与去离子水的质量比为1：0.8～4，锂皂石与ASA的质量比为1：20~200，尿素与锂皂石的质量比为1：2~100。

2.根据权利要求1所述的ASA造纸施胶乳液，其特征在于ASA与去离子水的质量比为1：2～3。

3.根据权利要求1或2所述的ASA造纸施胶乳液，其特征在于锂皂石与ASA的质量比为1：20~80。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的ASA造纸施胶乳液，其特征在于尿素与锂皂石的质量比为1：25~50。

5.根据权利要求1所述的ASA造纸施胶乳液，其特征在于ASA与去离子水的质量比为1：3，锂皂石与ASA的质量比为1：80，尿素与锂皂石的质量比为1：25。

6.一种权利要求1所述的稳定的ASA造纸施胶乳液的制备方法，其特征是将锂皂石用去离子水分散，制得锂皂石胶体，将尿素溶于去离子水中配制成尿素水溶液，将锂皂石胶体与尿素水溶液混合，调节pH值到5~8得到水相，然后与ASA混合均匀，制得ASA造纸施胶乳液。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于锂皂石胶体中锂皂石的质量浓度不大于2wt%。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于将水相在搅拌作用下加入到ASA中，或者在搅拌作用下将ASA加到水相中。

9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于ASA与水相混合后的机械剪切作用可由任何一种搅拌或机械剪切设备提供，搅拌速度4000~20000转/分，搅拌时间2～20分钟。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于搅拌速度为5000～12000转/分，搅拌时间为3～10分钟。