CN103254347B - 箱板纸用乳液型增强剂的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乳液型增强剂的制备方法，包括（1）种子乳液的制备：将非离子乳化剂溶于水中，加入单体乳化得种子单体预乳液；将引发剂溶于水中得种子引发剂溶液；将阳离子植物胶和水混合，加入非离子乳化剂，升温至70-75℃，加入种子引发剂水溶液，然后缓慢加入种子单体预乳液，得种子乳液；（2）乳液制备：将非离子乳化剂溶于水中，加入单体及功能性单体，得到单体预乳液；将引发剂溶于水中，得到引发剂溶液；将所述单体预乳液和引发剂溶液同时加入步骤（1）的种子乳液中反应，得到所述乳液型干强剂。本发明所制备乳液型增强剂，具有同时提高纸张抗张强度和环压强度的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种乳液型增强剂的制备方法，及其在箱板纸中的应用。
背景技术
包装纸箱作为一个大众化产品，本身具有重量轻、价格低、无污染、易回收等优点，大量应用于一般和特殊产品的包装。由于国产箱板纸普遍采用草浆、废纸浆抄造，存在挺度差、环压强度低、易受潮等缺点。目前大部分大型纸箱厂选用进口箱板纸，每年耗费了大量的外汇。大量进口箱板纸的冲击使国内箱板纸生产厂为保证产品质量，只好采用全木浆抄造，成本大幅度提高。可提高箱板纸强度和抗水性，又能浆内添加的增强剂是目前箱板纸行业最需要的化学助剂。
目前国内使用的干强剂主要由淀粉、羧甲基淀粉、阴离子淀粉、阳离子淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、植物胶以及聚丙烯酰胺聚合物等，其中淀粉及其变性产品应用较大。大多数聚丙烯酰胺采用溶液聚合法得到，一般仅增强纸张的抗张强度，而对环压强度效果不明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种乳液型增强剂的制备方法及应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。
为解决上述技术问题，本发明乳液型增强剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）种子乳液的制备：
A、将0.2-0.6份非离子乳化剂溶于10-15份水中，加入50-55份单体，使其乳化，得种子单体预乳液；将0.2-0.6份引发剂溶于10-20份水中，得到种子引发剂溶液；
B、将0.8-1.2份阳离子植物胶和350-400份水混合，升温至40～50℃,保温30-40分钟后，加入0.2-0.6份非离子乳化剂，升温至70～75℃，加入上述种子引发剂水溶液，然后缓慢加入所述种子单体预乳液，滴加速度为1.0-1.5小时，滴加完毕后，保温30-40分钟，得种子乳液；
（2）乳液制备：
A、将0.3-0.8份非离子乳化剂溶于10-15份水中，加入50-55份单体及2-5份功能性单体，得到单体预乳液；将0.2-0.4份引发剂溶于10-20份水中，得到引发剂溶液；
B、将所述单体预乳液和所述引发剂溶液同时滴加入步骤（1）制备得到的所述种子乳液中，滴加时间为1.5-2.0个小时，滴加完毕后，再保温0.5—1.0个小时使反应完全；
C、降温至60℃，得到所述乳液型干强剂；
所述份数均为重量份。
所述单体由如下重量百分含量的组分构成：
硬单体 35-70%、
软单体 25-55%、
阳离子单体 5-25%；
各组分百分含量之和为100%。
所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙烯酯等的一种；
所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的一种；
所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、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中的一种；
所述功能性单体为N-羟甲基丙烯酸铵、N-羟甲基甲基丙烯酰胺及丙烯酸2-羟乙酯中的一种；
所述非离子乳化剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚(OP-4)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)等中的一种；
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾等中的一种。
该增强剂用于湿部添加生产箱板纸，在有效提高纸张抗张强度的同时，使环压强度有一定程度的提高。
本发明所制备乳液型增强剂，其增强机理是：分子中富含酯基、季铵基、酰胺基，而纸张纤维富含羟基。它们与羟基形成氢键，它们之间也形成氢键，对形成互穿网络有利。当受拉力时，纤维可通过氢键将力转移到乳胶粒上。当受压力时，位于纤维网络中的硬核将承受压力。因此，此种增强剂的结构不仅能有效的提高纸张的抗张强度，而且可以提高纸张的环压强度。
具体实施方式
实施例1
1、种子乳液的制备：
（1）将0.2份的OP-10溶于10份的去离子水中，搅拌下加入30份甲基丙烯酸甲酯、15份丙烯酸丁酯、5份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵使其乳化，得种子单体预乳液；将0.212份的过硫酸铵溶于10份去离子水中，得到种子引发剂溶液；
（2)在装有搅拌、温度计、回流管及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水350份，开启搅拌，在搅拌下加入1.02份的阳离子瓜尔胶，升温至45℃,保温30分钟后，加入0.52份的非离子乳化剂OP-10搅拌均匀，水浴升温至70℃，搅拌下全部加入种子引发剂溶液，然后缓慢加入种子单体预乳液，滴加速度为1.0小时，滴加完毕后，保温40分钟，得种子乳液。
2、乳液制备：
（1）将0.3份的非离子乳化剂OP-10加入到10份去离子水中，搅拌下加入30份甲基丙烯酸甲酯、15份丙烯酸丁酯、5份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及2份N-羟甲基丙烯酸铵，使其乳化，得到单体预乳液；0.4份过硫酸铵溶于10份去离子水中，溶解得引发剂溶液；
（2）将（1）得到的单体预乳液和引发剂溶液同时滴加种子乳液四口烧瓶中，滴加时间为2.0个小时，滴加完毕后，再保温0.5个小时使反应完全；
C、降温至60℃，过滤出料，得半透明的乳液型干强剂，其固含量为20.7%，粘度为46cps，pH值为5.00。
实施例2
1、种子乳液的制备：
（1）将0.6份的OP-4溶于15份的去离子水中，搅拌下加入40份丙烯酸甲酯、10份丙烯酸乙酯、5份的二甲基二烯丙基氯化铵使其乳化，得种子单体预乳液；将0.2份的过硫酸钠溶于10份去离子水中，得到种子引发剂溶液；
（2)在装有搅拌、温度计、回流管及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水400份，开启搅拌，在搅拌下加入1.15份的阳离子田箐胶，升温至45℃,保温40分钟后，加入0.9份的非离子乳化剂OP-4搅拌均匀，水浴升温至75℃，搅拌下全部加入种子引发剂溶液，然后缓慢加入种子单体预乳液，滴加速度为1.0小时，滴加完毕后，保温35分钟，得种子乳液。
2、乳液制备：
（1）将0.8份的非离子乳化剂OP-4加入到15份去离子水中，搅拌下加入40份丙烯酸甲酯、10份丙烯酸乙酯、5份的二甲基二烯丙基氯化铵及5份丙烯酸2-羟乙酯，使其乳化，得到单体预乳液；0.26份过硫酸钠溶于10份去离子水中，溶解得引发剂溶液；
（2）将（1）得到的单体预乳液和引发剂溶液同时滴加种子乳液四口烧瓶中，滴加时间为1.5个小时，滴加完毕后，再保温1.0个小时使反应完全；
C、降温至60℃，过滤出料，得半透明的乳液型干强剂，其固含量为20.3%，粘度为38cps，pH值为4.90。
实施例3
1、种子乳液的制备：
（1）将0.5份的OP-10溶于15份的去离子水中，搅拌下加入36份丙烯酸乙烯酯、14份丙烯酸异辛酯、2.5份的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵使其乳化，得种子单体预乳液；将0.24份的过硫酸钾溶于10份去离子水中，得到种子引发剂溶液；
（2)在装有搅拌、温度计、回流管及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水380份，开启搅拌，在搅拌下加入0.9份的阳离子瓜尔胶，升温至45℃,保温30分钟后，加入0.7份的非离子乳化剂OP-10搅拌均匀，水浴升温至72℃，搅拌下全部加入种子引发剂溶液，然后缓慢加入种子单体预乳液，滴加速度为1.0小时，滴加完毕后，保温40分钟，得种子乳液。
2、乳液制备：
（1）将0.6份的非离子乳化剂OP-10加入到10份去离子水中，搅拌下加入36份甲基丙烯酸甲酯、10份丙烯酸异辛酯、2.5份的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及3份N-羟甲基甲基丙烯酸铵，使其乳化，得到单体预乳液；0.3份过硫酸钾溶于12份去离子水中，溶解得引发剂溶液；
（2）将（1）得到的单体预乳液和引发剂溶液同时滴加种子乳液四口烧瓶中，滴加时间为2.0个小时，滴加完毕后，再保温40分钟使反应完全；
C、降温至60℃，过滤出料，得半透明的乳液型干强剂，其固含量为20.0%，粘度为32cps，pH值为4.76。
应用实施例
1、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%）。
干强剂的添加量为6‰（干/干纸）。
称取适量加入硫酸铝的浆料搅拌2分钟后，加入干强剂搅拌2分钟，用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。
2、各项物理指标的测定：
（1）抗张强度：在标准实验方法所规定的条件下，单位宽度的纸和纸板裂断前所能承受的最大抗张力，以N／m表示。
抗张指数：抗张强度除以定量，单位N.m.g-1。测定方法参见GB／T 453—1983.
(2)环压强度：纸板的环压强度是在一定条件下，压缩试样至压溃前所能承受的最大压力，其值R=F／152，F是实际的读数，单位为N，R是环压强度，单位以kN／m表示。
环压指数：以Ih表示，Rx=1000R／W，单位N.m.g-1。具体测定方法参见GB／T2679.3-1995。
(3)耐破度：是指纸和纸板在单位面积上所能承受的均匀的最大压力，单位kPa。
耐破指数：耐破度除以纸张定量，单位kPa．m2．g-1，具体测定方法参见GB／T454-1989。
3、各项物理指标测试结果如下表：
备注：中国专利CN102558446A公开的实施例1干强剂产品。
从以上数据可以看出，本发明产品在添加量6‰（干/干纸）时，与对比样相比，抗张强度提高的同时，环压强度、耐破指数等等均有一定程度的提高。
Claims (3)
1.一种乳液型增强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)种子乳液的制备：
A、将0.2-0.6份非离子乳化剂溶于10-15份水中，加入50-55份单体，使其乳化，得种子单体预乳液；将0.2-0.6份引发剂溶于10-20份水中，得到种子引发剂溶液；
B、将0.8-1.2份阳离子植物胶和350-400份水混合，升温至40～50℃,保温30-40分钟后，加入0.2-0.6份非离子乳化剂，升温至70-75℃，加入上述种子引发剂水溶液，然后缓慢加入所述种子单体预乳液，滴加速度为1.0-1.5小时，滴加完毕后，保温30-40分钟，得种子乳液；
(2)乳液制备：
A、将0.3-0.8份非离子乳化剂溶于10-15份水中，加入50-55份单体及2-5份功能性单体，得到单体预乳液；将0.2-0.4份引发剂溶于10-20份水中，得到引发剂溶液；
B、将所述单体预乳液和所述引发剂溶液同时滴加入步骤(1)制备得到的所述种子乳液中，滴加时间为1.5-2.0个小时，滴加完毕后，再保温0.5—1.0个小时使反应完全；
C、降温至60℃，得到所述乳液型干强剂；
所述份数均为重量份；
其中，所述单体由如下重量百分含量的组分构成：硬单体35-70％、软单体25-55％、阳离子单体5-25％，各组分百分含量之和为100％：所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙烯酯的至少一种；所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种；所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、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中的至少一种；
其中，所述功能性单体为N-羟甲基丙烯酸铵、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、丙烯酸2-羟乙酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非离子乳化剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种。
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