CN102558446A - 增干强剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及增干强剂及其制备方法和应用，增干强剂的制备方法包括如下步骤：(1)淀粉的活化预处理；将干基淀粉加入碱和尿素的混合水溶液，搅拌分散，得到淀粉糊；(2)加入氧化剂和醚化剂，进行氧化降解和阳离子化，得半透明粘稠液体，用中和剂调体系的pH至7-8；(3)通氮气，加入丙烯酰胺，搅拌30-60分钟后，升温至80-90℃，同时滴加混合单体和引发剂，滴加时间为15-30分钟，滴加完毕后，反应1-2个小时，得获得所述的增干强剂。本发明制备的增干强剂，成本低，生产工艺简单，用于造纸湿部添加，与其他类型的干强剂相比，能显著提高纸张的干强度和耐撕裂度，同时具有良好的成膜性和耐热性。

Description

增干强剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种增干强剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国的造纸原料主要是草浆，用其生产的纸和纸板的主要问题是强度不高。目前生产的增干强剂主要是阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、两性聚丙烯酰胺及接枝共聚物。由于纸机车速较快、一些特种纸的出现及印刷机械改进等因素，上述助剂单独使用往往不能同时满足干强度和耐折性的要求。
发明内容
本发明的目的在于公开一种增干强剂及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明所述的增干强剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)淀粉的活化预处理；在0～5℃下，将干基淀粉加入碱和尿素的混合水溶液，搅拌分散，得到淀粉糊；
所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵等中的一种或两种，重量用量为干基淀粉的10-15％；
所述的尿素的加入量为干基淀粉的3-10％；
所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉及马铃薯淀粉中的一种，淀粉糊的重量含量为5-10％；
所述干基淀粉指的是不含水的淀粉；
(2)加入氧化剂和醚化剂，升温至55-70℃，反应1-4小时，进行氧化降解和阳离子化，得半透明粘稠液体，用中和剂调体系的pH至7-8；
所述的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵或高锰酸钾中的一种；加入量为干基淀粉重量的2-5％；
所述的醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基-三乙基氯化铵或十二烷基三甲基氯化铵中的一种，加入量为干基淀粉量的4-8％；
所述中和剂选自盐酸、硫酸、磷酸或冰醋酸；
(3)通氮气，加入丙烯酰胺，搅拌30-60分钟后，升温至80-90℃，同时滴加混合单体和引发剂，滴加时间为15-30分钟，滴加完毕后，反应1-2个小时，得获得所述的增干强剂，为乳白色略泛蓝光粘性液体，固含量为20±1％，粘度为30-100cps；
所述的干基淀粉与混合单体的重量比为：1.0∶3.0-4.0；
所述的混合单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯和不饱和阳离子单体的混合物，其中，各个单体的重量百分比为：
所述的丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的一种；
所述的不饱和阳离子单体是甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基三甲基氯化铵中的一种；
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠中的一种，加入量为混合单体重量的3-6％。
本发明将阳离子淀粉即淀粉阳离子化和氧化后，加入丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯及不饱和阳离子单体进行接枝共聚，得到乳液性丙烯酸树脂接枝共聚阳离子淀粉增干强剂，能够明显增加纸或纸板的干强度和耐撕裂度。本发明制备的增干强剂，成本低，生产工艺简单，用于造纸湿部添加，与其他类型的干强剂相比，能显著提高纸张的干强度和耐撕裂度，同时具有良好的成膜性和耐热性。
具体实施方式
实施例1
(1)淀粉的活化预处理：在装有搅拌、温度计、通气管道和加料通道的四口烧瓶中，加入去离子水475g，在搅拌下加入2.5g氢氧化钠、0.75g尿素，置于冰浴中冷却，加入干基淀粉25g，搅拌，得到均相的淀粉糊，重量浓度为5％；
(2)搅拌下加热升温至55℃，加入0.5g的氧化剂过硫酸钠和1g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，进行氧化降解和阳离子化，反应4个小时后，得到半透明粘稠液体，用盐酸调体系的pH值至7.0；
(3)通氮气，加入丙烯酰胺85g、丙烯酸3g、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10g及丙烯酸甲酯2g及引发剂过硫酸铵6g，升温至85℃反应2个小时后，冷却至25℃，得其增干强剂，测其粘度为40cps，固含量为20.1％
实施例2
(1)淀粉的活化预处理：在装有搅拌、温度计、通气管道和加料通道的四口烧瓶中，加入去离子水450g，在搅拌下加入7.5g氢氧化钠、5.0g尿素，置于冰浴中冷却，加入干基淀粉50g，搅拌，得到均相的淀粉糊，重量浓度为10％；
(2)搅拌下加热升温至70℃，加入1.5g的氧化剂过硫酸钠和4g 3-氯-2-羟丙基三乙基氯化铵，进行氧化降解和阳离子化，反应3个小时后，得到半透明粘稠液体，用盐酸调体系的pH值至7.5；
(3)通氮气，加入丙烯酰胺56g、丙烯酸2g、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵7g及丙烯酸甲酯3g及引发剂过硫酸铵3.4g，升温至90℃反应2个小时后，冷却至25℃，得其增干强剂，测其粘度为62cps，固含量为20.0％
实施例3
(1)淀粉的活化预处理：在装有搅拌、温度计、通气管道和加料通道的四口烧瓶中，加入去离子水368g，在搅拌下加入3.84g氢氧化钠、2.24g尿素，置于冰浴中冷却，加入干基淀粉32g，搅拌得到均相的淀粉糊，重量浓度为8％；
(2)搅拌下加热升温至65℃，加入1.6g的氧化剂过硫酸钠和2.56g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，进行氧化降解和阳离子化，反应2个小时后，得到半透明粘稠液体，用盐酸调体系的pH值至8.0
(3)通氮气，加入丙烯酰胺52g、丙烯酸3g、二甲基二烯丙基三甲基氯化铵3g及丙烯酸甲酯1.8g及引发剂过硫酸铵2.4g，升温至85℃反应2个小时后，冷却至25℃，得其增干强剂，测其粘度为75cps，固含量为20.05％
实施例4
试验设计：
设计抄造定量150g/m2
加料顺序为：浆+硫酸铝+干强剂
硫酸铝先加在浓浆中，加量为42公斤(液体)/吨纸(液体硫酸铝，150℃烘30分钟得固含量为38％)，搅拌10分钟。
干强剂的添加量为4.5‰(干/干纸)
称取适量加入硫酸铝的浆料，然后加入干强剂搅拌2分钟，73-62半自动纸页成形器成形后73-50标准纸页压榨机压榨，自然风干，然后检测纸张的抗张强度、撕裂强度等指标，具体数据见下表：
Figure BDA0000127969400000051

Claims (10)

1.增干强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)淀粉的活化预处理；将干基淀粉加入碱和尿素的混合水溶液，搅拌分散，得到淀粉糊；
(2)加入氧化剂和醚化剂，进行氧化降解和阳离子化，得半透明粘稠液体，用中和剂调体系的pH至7-8；
(3)通氮气，加入丙烯酰胺，搅拌30-60分钟后，升温至80-90℃，同时滴加混合单体和引发剂，滴加时间为15-30分钟，滴加完毕后，反应1-2个小时，得获得所述的增干强剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵中的一种或两种，所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉及马铃薯淀粉中的一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的碱重量用量为干基淀粉的10-15％；所述的尿素的加入量为干基淀粉的3-10％，淀粉糊的重量含量为5-10％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，升温至55-70℃，反应1-4小时。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵或高锰酸钾中的一种；加入量为干基淀粉重量的2-5％；
所述的醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基-三乙基氯化铵或十二烷基三甲基氯化铵中的一种，加入量为干基淀粉量的4-8％；
所述中和剂选自盐酸、硫酸、磷酸或冰醋酸。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的干基淀粉与混合单体的重量比为：1.0∶3.0-4.0；
所述的混合单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯和不饱和阳离子单体的混合物，其中，各个单体的重量百分比为：
Figure FDA0000127969390000021
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的一种；
所述的不饱和阳离子单体是甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基三甲基氯化铵中的一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠中的一种，加入量为混合单体重量的3-6％。
9.根据权利要求1～8任一项所述方法制备的增干强剂。
10.根据权利要求9所述的增干强剂的应用，其特征在于，用于造纸助剂。
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