CN104153244B - 一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于造纸技术领域，公开了一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂及其制备方法，制备方法如下：(1)将二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于水中，搅拌均匀得悬浮液，调节悬浮液的pH值，得到磁性复合体颗粒悬浮液；(2)将烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，再加入聚乙烯醇，升温使添加物成液态，保温搅拌，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；(3)将磁性复合体颗粒悬浮液水浴加热，再加入改性烷基烯酮二聚体施胶油液，混合后保温乳化，得到所述磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂。所述造纸表面施胶剂乳液稳定、施胶效率高，可赋予纸张抗水性及磁性；所述方法不需添加表面活性剂，乳化剂用量少，成本低廉，污染低，熟化时间短。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域，涉及纸张施胶技术，具体涉及一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂及其制备方法。
背景技术
中性施胶是现代施胶技术的一个重大进步，大幅度提高纸张品质，扩展填料范围，减少浆耗、能耗，减轻了环境污染，延长了设备的使用寿命，是整个造纸行业施胶的必然发展趋势。根据资料统计，欧洲在20世纪70年代欧洲就推出了阳离子烷基烯酮二聚体(AKD)中性施胶。中国自20世纪80年代才对其进行了系统性的研究，开始了在生产中采用中、碱性施胶，近年来逐步普及，目前以烷基烯酮二聚体(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)为主。AKD是一种性能优良的反应性的中碱性施胶剂，既可用于表面施胶也可用于浆内施胶，且通常以水性的分散体或乳液形式用于施胶。但是AKD活性高，遇水易分解，在纸纤维上难以留着，施胶后熟化时间较长。目前AKD施胶剂的乳化主要是利用阳离子淀粉，并与带有负电荷的木素磺酸盐或萘磺酸配合使用，因此大部分的商业AKD分散液是两性的。AKD在使用时需要加入施胶增效剂，以加快熟化时间。淀粉在使用时需要先糊化、冷却之后再使用，使得AKD乳化工艺颇为复杂，不易控制，且常常引起沉积、堵塞毛毯等问题。其中的表面活性剂也给施胶带来一定的不利影响，并且对环境也带来一定的污染。
固体(颗粒)稳定型乳液，通常被称为Pickering乳液，它是一种不需要添加传统高分子有机表面活性剂，而只用固体微粒即可乳化稳定的乳液，吸附于油水界面处的固体微粒具有极高的吸附能E，使固体微粒很难再从油水界面脱离，可以认为这种由固体微粒乳化稳定乳液的方式是不可逆的，而Pickering乳液具有非常强的稳定性，目前这种乳化技术及研究被广泛用于各行业和领域中。Pickering乳液由于避免使用高分子有机乳化剂从而可以降低乳化工艺的复杂性，改善乳液的稳定性及减少由乳化剂而引起的环境污染等诟病，是一种极具潜在应用价值的新型乳液。
目前AKD施胶剂的乳化制备方面的研究及成果也逐渐丰富起来。中国专利CN200710150369.0公开了一种天然高分子接枝聚合的阳离子聚合物乳化得到的施胶乳液，该发明施胶熟化速度较快，但是对于纸张的表面强度增加不大。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法；
本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法得到的造纸表面施胶剂；
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备磁性复合体颗粒悬浮液：将二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于水中，搅拌均匀得悬浮液，调节所述悬浮液的pH值至5.5～9.5，得到磁性复合体颗粒悬浮液；
优选的，步骤(1)所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒中四氧化三铁与二氧化硅的质量比为1:1～3:1；更优选的，步骤(1)所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒中四氧化三铁与二氧化硅的质量比为1:1～2:1；
优选的，步骤(1)所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的单个颗粒直径为100～800nm；
优选的，步骤(1)所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的制备方法为：将四氧化三铁的纳米固体颗粒分散于水中，加入二氧化硅纳米颗粒，于40～80℃下包覆反应2～3h，所得固体颗粒即为二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；
优选的，步骤(1)所述水是去离子水；更优选的，步骤(1)所述水是电阻率大于18MΩ·cm的去离子水；
优选的，步骤(1)所述悬浮液的pH值是通过加入盐酸、醋酸、氢氧化钠溶液或醋酸钠溶液中的一种以上来调节；
优选的，步骤(1)所述磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为0.5％～10％；更优选的，步骤(1)所述磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为1.0％～5.0％；
(2)制备改性烷基烯酮二聚体施胶油液：将烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，再加入聚乙烯醇，升温使反应釜内添加物成液态，保温搅拌，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；
优选的，步骤(2)所述烷基烯酮二聚体为十二至十六烷基的烷基烯酮二聚体单体，或者是十二至十六烷基的烷基烯酮二聚体的混合物；更优选的，步骤(2)所述烷基烯酮二聚体为十六烷基烯酮二聚体；
优选的，步骤(2)所述聚乙烯醇在所述改性烷基烯酮二聚体施胶油液中的质量百分比为1.0％～4.0％；更优选的，步骤(2)所述聚乙烯醇在所述改性烷基烯酮二聚体施胶油液中的质量百分比为2.0％～4.0％；
优选的，步骤(2)所述升温使反应釜内添加物成液态的温度为80～95℃；
优选的，步骤(2)所述保温搅拌的时间为10～20min；
(3)制备磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂：将步骤(1)所得磁性复合体颗粒悬浮液水浴加热，再加入所述改性烷基烯酮二聚体施胶油液，混合后保温乳化，得到所述磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
优选的，步骤(3)所述水浴加热的温度为65～80℃；
优选的，步骤(3)中改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1:7～3：1；更优选的，步骤(3)中改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1:3～2：1；
步骤(3)所述保温乳化的温度为65～80℃；更优选的，步骤(3)所述保温乳化的温度为65～75℃；
步骤(3)所述保温乳化采用剪切搅拌的方式进行乳化；可采用现有的搅拌或机械剪切设备进行乳化；优选的，所述剪切搅拌的搅拌速度为4000～30000转/分，时间为1～10分钟；
更优选的，所述剪切搅拌的搅拌速度为4000～20000转/分，时间为4～10分钟；合理控制搅拌速度及时间，可得到粒径更小、更稳定的乳液。
根据上述的制备方法，得到一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂。
本发明的原理：
本发明所述制备方法，是将二氧化硅(SiO2)包覆的四氧化三铁(Fe3O4)纳米固体颗粒分散于水中作为稳定剂，用聚乙二醇改性烷基烯酮二聚体作为施胶油相，然后将稳定剂与施胶油相混合，剪切乳化得到所要的造纸表面施胶剂。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明所述制备方法乳化工艺简单、不需要添加任何传统表面活性剂和高分子聚电解质就可以将聚乙烯醇改性的烷基烯酮二聚体乳化成十分稳定的乳状液，且烷基烯酮二聚体无需降温就可使用，水解慢，熟化快。
(2)本发明制备方法采用SiO2包覆的Fe3O4纳米固体颗粒作为磁性复合体，一方面有利于磁性粒子的均匀分散，解决磁性氧化铁外观不足的问题；另一方面纳米SiO2的包覆可以达到改善颜色的目的，并且有利于纳米SiO2的分离回收，从而达到节能环保的目的。
(3)本发明制备方法中用二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒作为乳化剂和稳定剂，能够赋予制备所得的造纸表面施胶剂具有磁响应性，使用本发明所述磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂不仅能赋予纸张抗水性能还具有磁响应性。
(4)本发明所述磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂具有高稳定性，高施胶性；因没有添加表面活性剂，可避免了表面活性剂的对产品施胶性的不利影响，提高了所得造纸表面施胶剂的浓度和稳定性，降低成本，且改善了对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂，其制备方法为：
(1)将纳米Fe3O4颗粒和纳米SiO2颗粒按照质量比为1:1混合，于50℃的水浴锅中加热搅拌反应2h，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；取粒径为400nm的二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于去离子水中，搅拌均匀，得到悬浮液，用0.1mol/L的盐酸调节悬浮液pH值至7，搅拌均匀后得到分散良好、无沉淀的磁性复合体颗粒悬浮液；其中，磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为1％；
(2)将十六烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，缓慢加入聚乙烯醇，升温至80℃使反应釜内添加物成液态，保温15min，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；其中，聚乙烯醇在十六烷基烯酮二聚体与聚乙烯醇总质量中的质量分数为2.0％；
(3)将磁性复合体颗粒悬浮液在水浴锅中加热到70℃，然后按照改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1:2的比例将磁性复合体颗粒悬浮液一次性加入到改性烷基烯酮二聚体施胶油液中，并用电炉保持温度为70℃，用高速剪切乳化机在5000转/分的剪切速度下乳化5分钟，制得均一乳白色的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
其中，所以高速剪切乳化机为FLUKO/FM20高速剪切乳化机，厂家为上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
对所制得的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行检测：
所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的乳液液滴平均粒度为3μm，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂在离心机下以4000转/分的转速离心10分钟无变化，无相体析出，无破乳现象，放置24h无明显变化，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂稳定性良好。
将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行表面施胶，采用RDS18号涂布辊，将A4纸固定于涂布机台上，放上涂布辊使其与纸接触，涂布量为1.0g·m-2；将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂以4mm/s的涂布速度均匀涂布于原纸上，涂好的纸立即放在烘箱温度98℃、皮带速度3mm/min的皮带上进行烘干。按照GB/T5405—2002测量施胶度，测得纸页施胶度为198秒，24小时后，测得纸页施胶度为209秒，说明所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂熟化时间较快。将纸切成3cm×1cm的纸条，用磁场强度为0.192～0.232T的磁铁进行磁性的定性分析，纸条迅速吸附到磁铁周围，说明纸张具有磁性。
实施例2
一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂，其制备方法为：
(1)将纳米Fe3O4颗粒和纳米SiO2颗粒按照质量比为1:1混合，于60℃的水浴锅中加热搅拌反应2h，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；取粒径为450nm的二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于去离子水中，搅拌均匀，得到悬浮液，用0.1mol/L的醋酸钠溶液调节悬浮液pH值至8，搅拌均匀后得到分散良好、无沉淀的磁性复合体颗粒悬浮液；其中，磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为2％；
(2)将十四烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，缓慢加入聚乙烯醇，升温至85℃使反应釜内添加物成液态，保温15min，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；其中，聚乙烯醇在十四烷基烯酮二聚体与聚乙烯醇总质量中的质量分数为3.0％；
(3)将磁性复合体颗粒悬浮液在水浴锅中加热到75℃，然后按照改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1:1的比例将磁性复合体颗粒悬浮液一次性加入到改性烷基烯酮二聚体施胶油液中，并用电炉保持温度为75℃，用高速剪切乳化机在6000转/分的剪切速度下乳化5分钟，制得均一乳白色的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
其中，所以高速剪切乳化机为FLUKO/FM20高速剪切乳化机，厂家为上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
对所制得的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行检测：
所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的乳液液滴平均粒度为3.5μm，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂在离心机下以4000转/分的转速离心20分钟无变化，无相体析出，无破乳现象，放置26h无明显变化，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂稳定性良好。
将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行表面施胶，采用RDS18号涂布辊，将A4纸固定于涂布机台上，放上涂布辊使其与纸接触，涂布量为1.5g·m-2；将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂以4mm/s的涂布速度均匀涂布于原纸上，涂好的纸立即放在烘箱温度98℃、皮带速度3mm/min的皮带上进行烘干。按照GB/T5405—2002测量施胶度，测得纸页施胶度为298秒，纸张施胶度良好，放置36小时后，测得纸页施胶度为306秒，说明所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂熟化时间较快。将纸切成3cm×1cm的纸条，用磁场强度为0.033～0.074T的磁铁进行磁性的定性分析，纸条迅速吸附到磁铁周围，说明纸张具有磁性。
实施例3
一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂，其制备方法为：
(1)将纳米Fe3O4颗粒和纳米SiO2颗粒按照质量比为2:1混合，于40℃的水浴锅中加热搅拌反应2h，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；取粒径为380nm的二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于去离子水中，搅拌均匀，得到悬浮液，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节悬浮液pH值至9，搅拌均匀后得到分散良好、无沉淀的磁性复合体颗粒悬浮液；其中，磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为3％；
(2)将十二烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，缓慢加入聚乙烯醇，升温至85℃使反应釜内添加物成液态，保温20min，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；其中，聚乙烯醇在十二烷基烯酮二聚体与聚乙烯醇总质量中的质量分数为4.0％；
(3)将磁性复合体颗粒悬浮液在水浴锅中加热到70℃，然后按照改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1:2的比例将磁性复合体颗粒悬浮液一次性加入到改性烷基烯酮二聚体施胶油液中，并用电炉保持温度为70℃，用高速剪切乳化机在10000转/分的剪切速度下乳化10分钟，制得均一乳白色的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
其中，所以高速剪切乳化机为FLUKO/FM20高速剪切乳化机，厂家为上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
对所制得的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行检测：
所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的乳液液滴平均粒度为3.5μm，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂在离心机下以4000转/分的转速离心20分钟无变化，无相体析出，无破乳现象，放置36h无明显变化，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂稳定性良好。
将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行表面施胶，采用RDS18号涂布辊，将A4纸固定于涂布机台上，放上涂布辊使其与纸接触，涂布量为1.2g·m-2；将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂以4mm/s的涂布速度均匀涂布于原纸上，涂好的纸立即放在烘箱温度98℃、皮带速度3mm/min的皮带上进行烘干。按照GB/T5405—2002测量施胶度，测得纸页施胶度为185秒，纸张施胶度良好，放置24小时后，测得纸页施胶度为197秒，说明所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂熟化时间较快。将纸切成3cm×1cm的纸条，用磁场强度为0.192～0.232T的磁铁进行磁性的定性分析，纸条迅速吸附到磁铁周围，说明纸张具有磁性。
实施例4
一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂，其制备方法为：
(1)将纳米Fe3O4颗粒和纳米SiO2颗粒按照质量比为1:1混合，于50℃的水浴锅中加热搅拌反应3h，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；取粒径为562nm的二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于去离子水中，搅拌均匀，得到悬浮液，用0.5mol/L的醋酸溶液调节悬浮液pH值至6，搅拌均匀后得到分散良好、无沉淀的磁性复合体颗粒悬浮液；其中，磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为0.5％；
(2)将十四烷基烯酮二聚体和十六烷基烯酮二聚体的混合物加入到反应釜中，缓慢加入聚乙烯醇，升温至85℃使反应釜内添加物成液态，保温15min，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；其中，聚乙烯醇在烷基烯酮二聚体混合物与聚乙烯醇总质量中的质量分数为1.0％；
(3)将磁性复合体颗粒悬浮液在水浴锅中加热到65℃，然后按照改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为3:1的比例将磁性复合体颗粒悬浮液一次性加入到改性烷基烯酮二聚体施胶油液中，并用电炉保持温度为65℃，用高速剪切乳化机在15000转/分的剪切速度下乳化8分钟，制得均一乳白色的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
其中，所以高速剪切乳化机为FLUKO/FM20高速剪切乳化机，厂家为上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
对所制得的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行检测：
所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的乳液液滴平均粒度为5μm，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂在离心机下以4000转/分的转速离心10分钟无变化，无相体析出，无破乳现象，放置24h无明显变化，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂稳定性良好。
将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行表面施胶，采用RDS18号涂布辊，将A4纸固定于涂布机台上，放上涂布辊使其与纸接触，涂布量为1.0g·m-2；将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂以4mm/s的涂布速度均匀涂布于原纸上，涂好的纸立即放在烘箱温度98℃、皮带速度3mm/min的皮带上进行烘干。按照GB/T5405—2002测量施胶度，测得纸页施胶度为221秒，纸张施胶度良好，放置24小时后，测得纸页施胶度为232秒，说明所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂熟化时间较快。将纸切成3cm×1cm的纸条，用磁场强度为0.192～0.232T的磁铁进行磁性的定性分析，纸条迅速吸附到磁铁周围，说明纸张具有磁性。
实施例5
一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂，其制备方法为：
(1)将纳米Fe3O4颗粒和纳米SiO2颗粒按照质量比为2:1混合，于60℃的水浴锅中加热搅拌反应2h，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；取粒径为360nm的二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于去离子水中，搅拌均匀，得到悬浮液，用0.1mol/L的稀盐酸溶液调节悬浮液pH值至7，搅拌均匀后得到分散良好、无沉淀的磁性复合体颗粒悬浮液；其中，磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为10％；
(2)将十六烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，缓慢加入聚乙烯醇，升温至85℃使反应釜内添加物成液态，保温15min，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；其中，聚乙烯醇在十六烷基烯酮二聚体与聚乙烯醇总质量中的质量分数为4.0％；
(3)将磁性复合体颗粒悬浮液在水浴锅中加热到65℃，然后按照改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1:3的比例将磁性复合体颗粒悬浮液一次性加入到改性烷基烯酮二聚体施胶油液中，并用电炉保持温度为65℃，用高速剪切乳化机在15000转/分的剪切速度下乳化3分钟，制得均一乳白色的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
其中，所以高速剪切乳化机为FLUKO/FM20高速剪切乳化机，厂家为上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
对所制得的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行检测：
所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的乳液液滴平均粒度为2.5μm，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂在离心机下以4000转/分的转速离心10分钟无变化，无相体析出，但有部分固体颗粒析出沉在底部，无破乳现象，放置36h无明显变化，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂稳定性良好。
将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行表面施胶，采用RDS18号涂布辊，将A4纸固定于涂布机台上，放上涂布辊使其与纸接触，涂布量为1.0g·m-2；将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂以4mm/s的涂布速度均匀涂布于原纸上，涂好的纸立即放在烘箱温度98℃、皮带速度3mm/min的皮带上进行烘干。按照GB/T5405—2002测量施胶度，测得纸页施胶度为201秒，纸张施胶度良好，放置36小时后，测得纸页施胶度为218秒，说明所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂熟化时间较快。将纸切成3cm×1cm的纸条，用磁场强度为0.353T的磁铁进行磁性的定性分析，纸条迅速吸附到磁铁周围，说明纸张具有磁性。
实施例6
一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂，其制备方法为：
(1)将纳米Fe3O4颗粒和纳米SiO2颗粒按照质量比为1:1混合，于50℃的水浴锅中加热搅拌反应3h，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；取粒径为550nm的二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于去离子水中，搅拌均匀，得到悬浮液，用0.5mol/L的盐酸溶液调节悬浮液pH值至6，搅拌均匀后得到分散良好、无沉淀的磁性复合体颗粒悬浮液；其中，磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为6％；
(2)将十四烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，缓慢加入聚乙烯醇，升温至85℃使反应釜内添加物成液态，保温15min，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；其中，聚乙烯醇在十四烷基烯酮二聚体与聚乙烯醇总质量中的质量分数为1.0％；
(3)将磁性复合体颗粒悬浮液在水浴锅中加热到65℃，然后按照改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1:1的比例将磁性复合体颗粒悬浮液一次性加入到改性烷基烯酮二聚体施胶油液中，并用电炉保持温度为65℃，用高速剪切乳化机在8000转/分的剪切速度下乳化5分钟，制得均一乳白色的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
其中，所以高速剪切乳化机为FLUKO/FM20高速剪切乳化机，厂家为上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
对所制得的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行检测：
所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的乳液液滴平均粒度为4μm，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂在离心机下以4000转/分的转速离心10分钟无变化，无相体析出，无破乳现象，放置36h无明显变化，所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂稳定性良好。
将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂进行表面施胶，采用RDS18号涂布辊，将A4纸固定于涂布机台上，放上涂布辊使其与纸接触，涂布量为1.2g·m-2；将所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂以4mm/s的涂布速度均匀涂布于原纸上，涂好的纸立即放在烘箱温度98℃、皮带速度3mm/min的皮带上进行烘干。按照GB/T5405—2002测量施胶度，测得纸页施胶度为265秒，纸张施胶度良好，放置24小时后，测得纸页施胶度为278秒，说明所得磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂熟化时间较快。将纸切成3cm×1cm的纸条，用磁场强度为0.353T的磁铁进行磁性的定性分析，纸条迅速吸附到磁铁周围，说明纸张具有磁性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)制备磁性复合体颗粒悬浮液：将二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒分散于水中，搅拌均匀得悬浮液，调节所述悬浮液的pH值至5.5～9.5，得到磁性复合体颗粒悬浮液；
(2)制备改性烷基烯酮二聚体施胶油液：将烷基烯酮二聚体加入到反应釜中，再加入聚乙烯醇，升温使反应釜内添加物成液态，保温搅拌，得到改性烷基烯酮二聚体施胶油液；
(3)制备磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂：将步骤(1)所得磁性复合体颗粒悬浮液水浴加热，再加入所述改性烷基烯酮二聚体施胶油液，混合后保温乳化，得到所述磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂；
所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的制备方法为：将四氧化三铁的纳米固体颗粒分散于水中，加入二氧化硅纳米颗粒，于40～80℃下包覆反应2～3h，所得固体颗粒即为二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒；
步骤(1)所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒中四氧化三铁与二氧化硅的质量比为1:1～3:1；步骤(1)所述磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为0.5％～10％；
步骤(2)所述聚乙烯醇在所述改性烷基烯酮二聚体施胶油液中的质量百分比为1.0％～4.0％；
步骤(3)所述水浴加热的温度为65～80℃；所述改性烷基烯酮二聚体施胶油液与磁性复合体颗粒悬浮液的体积比为1：3～2：1；所述保温乳化采用剪切搅拌的方式进行乳化，所述保温乳化的温度为65～75℃；所述剪切搅拌的搅拌速度为4000～20000转/分，时间为4～10分钟。
2.根据权利要求1所述的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的单个颗粒直径为100～800nm；步骤(1)所述水是去离子水；步骤(1)所述悬浮液的pH值是通过加入盐酸、醋酸、氢氧化钠溶液或醋酸钠溶液中的一种以上来调节。
3.根据权利要求2所述的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒中四氧化三铁与二氧化硅的质量比为1:1～2:1；步骤(1)所述水是电阻率大于18MΩ·cm的去离子水；步骤(1)所述磁性复合体颗粒悬浮液中二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米固体颗粒的质量分数为1.0％～5.0％。
4.根据权利要求1所述的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述烷基烯酮二聚体为十二至十六烷基的烷基烯酮二聚体单体，或者是十二至十六烷基的烷基烯酮二聚体的混合物。
5.根据权利要求4所述的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述烷基烯酮二聚体为十六烷基烯酮二聚体；步骤(2)所述聚乙烯醇在所述改性烷基烯酮二聚体施胶油液中的质量百分比为2.0％～4.0％。
6.根据权利要求1所述的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述升温使反应釜内添加物成液态的温度为80～95℃；步骤(2)所述保温搅拌的时间为10～20min。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的制备方法得到的磁性复合体颗粒乳化的造纸表面施胶剂。
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