CN102776802B - 一种造纸用增强剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种造纸用增强剂及其制备方法。本发明的增强剂由以下质量份的原料组成：15～16份丙烯酰胺单体，1.4～2份N-羟甲基丙烯酰胺，1.4～2.4份丙烯酸、衣康酸及丙烯酸酯类单体，1.6～2.6阳离子单体，75-80份水，占单体总量0.1～0.5％的氧化还原引发体系。本发明的造纸用增强剂通过加入N-羟甲基丙烯酰胺，丙烯酸、衣康酸及丙烯酸酯类单体，使其具有自交联成网状结构功能，提高了增强剂之间以及增强剂与纤维素之间的作用力，最终提高了增强剂的作用效果。同时，在聚合物链上引入阴阳离子单体，使增强剂有很好的抗杂离子干扰能力，提高了其适应性。

Description

一种造纸用增强剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合成高分子增强材料，具体是一种新型造纸增强剂及其制备方法。
技术背景
纸张的干强度是纸的结构特性之一。纸张的干强度主要是随着纤维网络形成和干燥之后纤维之间键合而获得的。事实上，纸的强度主要取决于单根纤维的强度和纤维之间的键合程度、数量、纤维键合的分布等等。纤维网络的强度可以通过机械打浆和精浆得到提高，这是因为提高打浆度后，微细纤维的数量增加了，从而增加了纤维之间键的形成。在纤维之间结合力中，尽管存在着共价键、离子键和范德华力，但是起关键作用的是氢键。与其他键所不同的是，氢键在极短的距离内才能形成，而且必须在分子近距离接触时才能相互作用。
纸的强度可以通过改变纸料的成分得到提高。例如，提高化学浆料中长纤维的比例，减少填料含量或者添加增强剂等。利用增强剂提高纸的强度性能是一种非常有效的手段。我国造纸原料相对短缺，近几年来随着造纸工业的快速发展，更多的使用二次纤维，目前常用的增强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物(如阳离子淀粉、阴离子淀粉、两性淀粉等)、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然产物类增强剂。在大多数情况下，仅加入质量分数0.1％-1％的该类物质就可达到很好的干强效果。我国目前则以阳离子聚丙烯酰胺和改性淀粉为主。
发明内容
为了解决现有增强剂的缺陷，本发明的目的在于提供一种新型的具有自交联性能的两性造纸增强剂，应用的过程中能够通过反应自交联成网状结构功能，提高了增强剂之间以及增强剂与纤维素之间的作用力，最终提高增强效果。同时，在聚合物链上引入阴阳离子单体，使增强剂有很好的抗杂离子干扰能力，具有很好的适应性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种新型造纸增强剂，是由如下重量份的物质组成：15～16份丙烯酰胺单体，1.4～2份N-羟甲基丙烯酰胺，1.4～2.4份丙烯酸、衣康酸及丙烯酸酯类单体，1.6～2.6份阳离子单体，75-80份水，占单体总量0.1～0.5％的氧化还原引发体系。
所述丙烯酸酯类单体是选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或几种复合使用；
其中，阳离子单体为二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、1-甲基丙烯酰胺-4甲基哌嗪、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)中的一种或几种复合使用；
其中，所述的氧化还原引发体系为过硫酸铵～亚硫酸氢钠、过硫酸钠-亚硫酸氢钠或过硫酸钠-次亚磷酸钠体系中的一种或几种复合体系；且氧化剂与还原剂的质量比为1∶1.9-2.2。其用量为单体总重量的0.1～0.5％，所述单体总重量是指丙烯酰胺单体，N-羟甲基丙烯酰胺，丙烯酸、衣康酸及丙烯酸酯类单体和阳离子单体的总和。
本发明还提供了制备上述的造纸用增强剂的方法，其特征在于合成时将所有单体混合在一起用去离子水配成水溶液，体积分数20％的单体溶液作为底料放入反应釜内，剩余单体溶液、氧化剂、还原剂三者采取滴加的方式进行加料，具体包括以下步骤：
(1)将全部单体配成溶液，通氮气，然后将体积分数20％的单体溶液加入反应釜作为底料，剩余单体溶液用于滴加，为溶液A；
(2)将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液B；
(3)将引发体系的还原剂、一定量的水配成滴加液C；
(4)将溶液A、B、C采取滴加的方式加入到上述反应器中，反应一段时间停止反应，降温，放料即可；
优选的，将所有单体混合在一起用去离子水配成质量百分比浓度为20-25％的水溶液，通氮气20min。调节pH为5左右；
优选的，步骤(4)所述的剩余单体溶液、引发剂滴加时间为100-120min；滴加完成后保温60min；
滴加过程中保持反应釜内温度为65～75℃；
反应结束后将产品降温到50℃以下放料。
本发明采用滴加合成工艺进行制备，反应平稳，工艺过程简单，可以很好的实现。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
新型造纸增强剂的制备按以下步骤进行：
(1)将全部单体配成质量百分比浓度20-25％的溶液，通氮气20min，然后将其中占体积总数20％的单体溶液加入反应釜作为底料，剩余单体溶液用于滴加，为溶液A；
(2)将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液B；
(3)将引发体系的还原剂、一定量的水配成滴加液C；
(4)将溶液A、B、C在65～75℃下采用滴加的方式，滴加100-120min加入到上述反应器中，保温60min后停止反应，降温至50℃以下，放料即可。
实验例1
在山东某纸厂进行应用效果评价，并与RS-218增强淀粉(增强剂1#)进行比较。
将实施例1～5配方的增强剂，在线用水稀释25倍，用量按10kg/t纸添加，加入到浆池出口浆泵入口处，进入到纸机流送系统。
依据GB/T 13024-2003《箱纸板》，测定纸板的耐折度、耐破度和环压强度，纸板试机期间定量为200g/m2。结果如表1所示。
表1
从表1的结果可以看出：使用本发明实施例1～7制备的增强剂，与空白样相比，对箱纸板的三项重要指标均有较大幅度的提高，与RS-218增强淀粉相比有明显优势。
实验例2
在山东某纸厂进行应用效果评价，并与型号为KJP-15的增强剂(永港伟方科技股份有限公司制造，这里称为增强剂2#)进行比较。
将实施例1～5配方的增强剂，在线用水稀释25倍，用量按10kg/t纸添加到浆池出口、浆泵入口处，进入到纸机流送系统。
依据GB/T 13023-2008《瓦楞芯(原)纸》测定环压强度、平压指数和纸纵向裂断长，试机期间定量为110g/m2。结果如表2所示。
表2
从表2的结果可以看出：使用本发明实施例1～5制备的增强剂，与空白样相比，对用100％国内废纸生产瓦楞原纸的三项重要指标均有很大幅度的提高，说明该产品对较低劣纤维原料提高纸张强度指标有一定优势，与型号为KJP-15的增强剂相比存在明显优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种造纸用增强剂，其特征在于由下列质量份的物质组成：15～16份丙烯酰胺单体，1.4～2份N-羟甲基丙烯酰胺，1.4～2.4份丙烯酸、衣康酸或丙烯酸酯类单体的一种或几种复合使用，1.6～2.6份阳离子单体，75-80份水，占单体总量0.1～0.5％的氧化还原引发体系；其中所述丙烯酸酯类单体是选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或几种复合使用。
2.根据权利要求1所述的造纸用增强剂，其特征在于所述阳离子单体为二烯丙基二甲基氯化铵、1-甲基丙烯酰胺-4甲基哌嗪、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或几种复合使用。
3.根据权利要求1所述的造纸用增强剂，其特征在于所述氧化还原引发体系为过硫酸铵～亚硫酸氢钠、过硫酸钠-亚硫酸氢钠或过硫酸钠-次亚磷酸钠体系中的一种或几种复合体系；且氧化剂与还原剂的质量比为1：1.9-2.2。
4.一种制备权利要求1-3任一项所述的造纸用增强剂的方法，其特征在于合成时将所有单体混合在一起用去离子水配成水溶液，体积分数20％的单体溶液作为底料放入反应釜内，剩余单体溶液、氧化剂、还原剂三者采取滴加的方式进行加料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，制备过程具体包括以下步骤：
(1)将全部单体配成溶液，通氮气，然后将体积分数20％单体溶液加入反应釜作为底料，剩余单体溶液用于滴加，为溶液A；
(2)将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液B；
(3)将引发体系的还原剂、一定量的水配成滴加液C；
(4)将溶液A、B、C采取滴加的方式加入到上述反应器中，反应一段时间停止反应，降温，放料即可。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于将所有单体混合在一起用去离子水配成质量百分比浓度为20-25％的水溶液，调节pH为5左右。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于通氮气20min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(4)所述的剩余单体溶液、引发剂滴加时间为100-120min；滴加过程中保持反应釜内温度为65～75℃；滴加完成后保温60min。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于反应结束后将产品降温到50℃以下放料。
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