CN103806335A - 一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，包括以下步骤：（1）三聚氰胺乙二醛树脂的制备；（2）淀粉的不完全氧化：将水、氧化剂和淀粉混合均匀，升温至85-95℃，保温反应20-30分钟，得到淀粉不完全氧化的产物；（3）瓦楞纸环压增强剂的合成：使步骤（2）中的反应降温至60-85℃，并向步骤（2）中淀粉不完全氧化的产物中加入步骤（1）得到的三聚氰胺乙二醛树脂，发生交联反应20-50分钟，然后加水稀释，再加入阳离子盐，搅拌均匀即可。采用本发明方法制备的瓦楞纸环压增强剂对瓦楞纸表面进行处理后，瓦楞纸的环压强度、抗水性、抗张性都有了明显的提高；产品上机熟化快，干燥后不变色。

Description

一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法

技术领域

本发明属于原纸增强剂制备技术领域，具体涉及一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法。

背景技术

包装纸主要包括箱纸板、瓦楞原纸、白卡纸（含涂布白卡纸）、纸袋纸、牛皮卡纸等。瓦楞纸板（箱）是全世界公认的绿色环保型包装产品。瓦楞纸箱作为一种传统而必不可少的包装容器，已经被应用上百年并深得青睐。目前，全球瓦楞纸品的年需求量已达一亿公吨，其中美国约占31%，欧洲包括东欧约25%，中国约10%，日本9%。发达国家如欧美和日本等，因其国内制造成本高，制造业往外移，其客源减少，瓦楞纸品的年增长率会偏低或甚至会有负增长的可能。反之，新兴制造成本低的国家如中国、印度、印尼、马来西亚、泰国和越南等，瓦楞纸品的增长空间较大。据介绍，瓦楞和箱板纸的年增速将达18%-20%。伴随全球经济的全面复苏，社会各界对于瓦楞包装的需求也与日俱增。我国瓦楞纸箱工业近年来年均增长率达18%-20%。据预测，2013年，中国将超过美国，成为全球最大的瓦楞和箱板纸。

但随着人们环保观念的日益增强，再加上全球森林资源的日益匮乏和水土资源的日益短缺，生产纸箱用纸所需木材的采伐在许多国家都越来越受到限制，致使瓦楞纸箱业木材纤维的来源受到严重影响。瓦楞原纸主要纤维原料为二次纤维，在废纸的重复循环利用过程中，长纤维逐渐被疏解成短纤维，废纸中增强剂、助滤剂、助留剂不能有效去除，将大量残留在纸张中；长纤维减少、各种无机盐的大量残留，直接影响纸张质量。主要对增强剂产品有较大需求，如干强剂、表面施胶剂等。特别是这两年，造纸业二次纤维（废纸）已占纤维原料的62%以上，应该说已经到了一个峰值，而中国经济的高速发展，对高档纸的需求也越来越大，使得增强类产品的需求在近几年进入一个快速发展期。瓦楞纸箱的作用因此发生了一些微妙的变化。传统的纯粹用于运输的瓦楞纸箱的销售量开始不断下降，而那些具有较高强度和良好广告宣传功能且印刷精美的瓦楞纸箱市场需求量却与日俱增。现有的增强剂产品无法满足上述市场需要。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）三聚氰胺乙二醛树脂的制备：将乙二醛水溶液和对甲苯磺酸混合均匀，调节体系pH值为碱性，加入三聚氰胺，升温至70-75℃反应30-40分钟，然后降温至65-70℃，调节体系pH值为酸性，加入甲醇，继续反应30-50分钟，降至室温，得到三聚氰胺乙二醛树脂；

（2）淀粉的不完全氧化：将水、氧化剂和淀粉混合均匀，升温至85-95℃，保温反应20-30分钟，得到淀粉不完全氧化的产物;

（3）瓦楞纸环压增强剂的合成：使步骤（2）中的反应降温至60-85℃，并向步骤（2）中淀粉不完全氧化的产物中加入步骤（1）得到的三聚氰胺乙二醛树脂，发生交联反应20-50分钟，然后加水稀释，再加入阳离子盐，搅拌均匀，制得所述的瓦楞纸环压增强剂；

所用原料的份数均为重量份。

进一步，步骤（1）中，所用原料的配比为：三聚氰胺15-25份，乙二醛溶液50-70份，对甲苯磺酸1-3份，甲醇10-30份。

再进一步，步骤（1）中，加入三聚氰胺之前，用30-40wt%的氢氧化钠溶液调节体系pH值至7.5-8.0。

更进一步，加入甲醇之前，用15-20wt%的甲酸溶液调节体系pH值至5.5-6.0。

进一步，加入甲醇后继续反应30-50分钟后，降至室温。

进一步，步骤（2）中，所用原料的配比为：淀粉10-25份，氧化剂0.03-0.5份，水75-90份。

再进一步，淀粉为玉米淀粉、大豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉；氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或过氧化氢。

进一步，步骤（3）中的组分配比为：淀粉不完全氧化的产物40-90份，三聚氰胺乙二醛树脂为10-60份，水为100-240份，阳离子盐0.3-1份。优选地，步骤（3）中的组分配比为：淀粉不完全氧化的产物50-70份，三聚氰胺乙二醛树脂为20-40份，阳离子盐0.5-1份。

进一步，使步骤（2）中的反应降温至75-80℃后再向淀粉不完全氧化的产物中加入三聚氰胺乙二醛树脂，发生交联反应30-40分钟。

进一步，步骤（3）中，阳离子盐为硫酸铝、氧氯化锆或硫酸锰。阳离子盐优选为硫酸铝或氧氯化锆。

本发明中，一方面通过在淀粉的氧化过程中加入三聚氰胺乙二醛树脂，通过使三聚氰胺乙二醛树脂与不完全氧化的淀粉发生交联，从而增强了淀粉本身的强度，另一方面通过加入阳离子盐引入了大量的活性基团，使制得的增强剂用于纸张表面时能与纸张纤维形成化学键的结合。采用本发明提供的瓦楞纸环压增强剂配合表面施胶剂性对瓦楞纸表面进行处理后，瓦楞纸的环压强度、抗水性、抗张性、耐折、硬挺度都有了明显的提高；并且该瓦楞纸环压增强剂上机熟化快，干燥后不变色，能适应高速纸机；此外，本发明提供的该瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其工艺易于掌握，生产过程对环境无污染，处理后的纸产品内不存在对人体有害的物质。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。

实施例中的试剂均可自市场购得。实施例中，1重量份表示1kg。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）瓦楞纸环压增强剂：将50kg浓度为40wt%的乙二醛水溶液和1kg对甲苯磺酸混合均匀，调节pH值至7.5-8.0，然后加入15kg三聚氰胺，升温至70℃，反应30分钟；然后降温至65℃，调节pH值至5.5-6.0，再反应30分钟；之后加入10kg甲醇，继续反应30分钟，降至室温，得到三聚氰胺乙二醛树脂。

（2）淀粉的不完全氧化：将75kg水、10kg大豆淀粉和0.03kg过硫酸钠加入反应釜中，混合均匀，将反应釜温度升至85℃，回流（防止水损耗过大）保温反应25分钟，得到大豆淀粉不完全氧化的产物84kg。

（3）瓦楞纸环压增强剂的合成：使步骤（2）中的反应降温至75℃，向反应釜中加入10kg三聚氰胺乙二醛树脂，反应30分钟后，加入55kg水稀释，再加入0.3kg硫酸铝，搅拌均匀即可。

实施例2

该实施例用于说明本发明提供的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）瓦楞纸环压增强剂：将60kg浓度为40wt%的乙二醛水溶液和1.5kg对甲苯磺酸混合均匀，调节pH值至7.5-8.0，然后加入19kg三聚氰胺，升温至75℃，反应35分钟；然后降温至70℃，调节pH值至5.5-6.0，再反应35分钟；之后加入21kg甲醇，继续反应40分钟，降至室温，得到三聚氰胺乙二醛树脂。

（2）淀粉的不完全氧化：将82kg水、18kg玉米淀粉和0.09kg过硫酸铵加入反应釜中，混合均匀，将反应釜温度升至95℃，回流保温反应30分钟，得到玉米淀粉不完全氧化的产物99kg。

（3）瓦楞纸环压增强剂的合成：使步骤（2）中的反应降温至78℃，向反应釜中加入80kg三聚氰胺乙二醛树脂，反应35分钟后，加入424kg水稀释，再加入0.25kg氧氯化锆，搅拌均匀即可。

实施例3

原料配比与制备方法同实施例1。不同的是：步骤（2）中淀粉采用木薯淀粉，氧化剂采用浓度为30wt%过氧化氢，且氧化剂浓度为30wt%过氧化氢的用量为0.6kg，保温反应时间为20分钟。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）瓦楞纸环压增强剂：将93kg浓度为40wt%的乙二醛水溶液和4kg对甲苯磺酸混合均匀，调节pH值至7.5-8.0，然后加入34kg三聚氰胺，升温至75℃，反应40分钟；然后降温至70℃，调节pH值至5.5-6.0，再反应40分钟；之后加入39kg甲醇，继续反应40分钟，降至室温，得到三聚氰胺乙二醛树脂。

（2）淀粉的不完全氧化：将90kg水、24kg甘薯淀粉和0.48kg过氧化苯甲酰加入反应釜中，混合均匀，将反应釜温度升至95℃，回流保温反应20分钟，得到甘薯淀粉不完全氧化的产物112kg。

（3）瓦楞纸环压增强剂的合成：使步骤（2）中的反应降温至80℃，向反应釜中加入170kg三聚氰胺乙二醛树脂，反应40分钟后，加入1060kg水稀释，再加入0.7kg氧氯化锆，搅拌均匀即可。

应用例1-4

应用例1-4中，分别将实施例1-4制得的瓦楞纸环压增强剂与表面施胶剂（金元化工表面施胶剂630）混合制成施胶液，将瓦楞原纸平铺在水平涂布机上，一端固定，用涂布棒将施胶液均匀涂在纸张表面，进行双面的涂饰，然后在压光烘干机上烘干，干燥后进行纸张性能测试。

对比应用例

采用常规方法制备，制备过程如下：

将玉米淀粉100kg，过硫酸钠0.5kg，硫酸铝10kg，水900kg加入反应釜，升温至90℃，保温30分钟，降温至65℃，然后与表面施胶剂（金元化工表面施胶剂630）混合制成施胶液，即得。

应用例1-4和对比应用例中，涂布处理前、后瓦楞纸的环压强度、纸张吸水性（COBB值）和抗张强度的对比情况分别见表1。

表1

从表1中可以看出，相对于对比应用例中采用的用常规方法制成的瓦楞纸环压增强剂，应用例1-4中采用本发明提供的瓦楞纸环压增强剂配合表面施胶剂性对瓦楞纸表面进行涂布处理后，瓦楞纸的环压强度、抗水性、抗张性都有了明显的提高，完全可以应用于要求较高强度、良好广告宣传功能且印刷精美的高端纸上。

上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）三聚氰胺乙二醛树脂的制备：将乙二醛水溶液和对甲苯磺酸混合均匀，调节体系pH值为碱性，加入三聚氰胺，升温至70-75℃反应30-40分钟，然后降温至65-70℃，调节体系pH值为酸性，加入甲醇，继续反应30-50分钟，降至室温，得到三聚氰胺乙二醛树脂；

（2）淀粉的不完全氧化：将水、氧化剂和淀粉混合均匀，升温至85-95℃，保温反应20-30分钟，得到淀粉不完全氧化的产物;

（3）瓦楞纸环压增强剂的合成：使步骤（2）中的反应降温至60-85℃，并向步骤（2）中淀粉不完全氧化的产物中加入步骤（1）得到的三聚氰胺乙二醛树脂，发生交联反应20-50分钟，然后加水稀释，再加入阳离子盐，搅拌均匀，制得所述的瓦楞纸环压增强剂；

所用原料的份数均为重量份。

2.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所用原料的配比为：三聚氰胺15-25份，乙二醛水溶液50-70份，对甲苯磺酸1-3份，甲醇10-30份。

3.根据权利要求2所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，加入三聚氰胺之前，用30-40wt%的氢氧化钠溶液调节体系pH值至7.5-8.0。

4.根据权利要求3所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，加入甲醇之前，用15-20wt%的甲酸溶液调节体系pH值至5.5-6.0。

5.根据权利要求2、3或4所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，加入甲醇后继续反应30-50分钟后，降至室温。

6.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所用原料的配比为：淀粉10-25份，氧化剂0.03-0.5份，水75-90份。

7.根据权利要求6所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，淀粉为玉米淀粉、大豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉；氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或过氧化氢。

8.根据权利要求1、2或6所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的组分配比为：淀粉不完全氧化的产物40-90份，三聚氰胺乙二醛树脂为10-60份，水为100-240份，阳离子盐0.3-1份。

9.根据权利要求8所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，使步骤（2）中的反应降温至75-80℃后再向淀粉不完全氧化的产物中加入三聚氰胺乙二醛树脂，发生交联反应30-40分钟。

10.根据权利要求1或9所述的一种瓦楞纸环压增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，阳离子盐为硫酸铝、氧氯化锆或硫酸锰。