CN104313944A - 造纸用水溶性润滑剂及其制备方法和其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种造纸用水溶性润滑剂及其制备方法和其在造纸涂布中的应用。该制备方法是用脂肪酸、多元醇、无机改性剂、碱、杀菌剂、水混合得到水溶性聚合物。本发明的造纸用水溶性润滑剂应用于涂布纸的造纸涂料，能明显提高涂布纸的平滑度，改善纸张的光泽度，且制备工艺简单。

Description

造纸用水溶性润滑剂及其制备方法和其应用
技术领域
本发明涉及一种造纸技术，尤其涉及一种造纸用水溶性润滑剂及其制备方法和其在造纸涂布中的应用。
背景技术
润滑剂是涂布加工纸涂料中的微量助剂之一，它对改进涂布纸涂层结构具有重要作用。润滑剂可以改进纸张涂料的流平性和润滑性，并增进粘合性，赋予纸张涂层以平滑和光泽，增加可塑性，防止龟裂，改善涂布纸的印刷适应性。
润滑剂在化学组成上一般都含有疏水性基，具有润滑作用和离型效果。所谓润滑作用是指减少接触面的摩擦、磨损及摩擦热的作用；所谓离型效果是指减少接触面的粘附力的作用。具体而言，润滑剂可防止在涂布纸的生产中在压光机、烘缸等处纸页掉粉及涂布纸在印刷作业中掉粉；提高涂布纸在铸涂缸上的离型性；赋予纸张以滑动性能并降低摩擦系数；防止涂布纸表面表现出粘性并能提高纸页的光泽度及平滑性。
目前应用最多的润滑剂有水不溶性金属皂(主要是硬脂酸钙类)、水溶性金属皂、脂肪酸胺和聚乙烯蜡等。中国专利CN1584204A公开了一种以氧化聚乙烯蜡为主要原料制备造纸涂布专用润滑剂的工艺。该发明专利仅限于几种乳化剂和氧化聚乙烯蜡制备的乳液，工艺复杂。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题提出的。
本发明提供了一种造纸用水溶性润滑剂，该润滑剂应用于涂布纸的造纸涂料，能明显提高涂布纸的平滑度，改善纸张的光泽度，且制备工艺简单。
本发明还提供了一种上述造纸用水溶性润滑剂的制备方法及其在造纸涂布中的应用和用上述造纸用水溶性润滑剂制得的造纸涂料。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种造纸用水溶性润滑剂的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
步骤1、将脂肪酸、无机改性剂、碱、水、多元醇在容器中混合均匀，完全溶解后升温至70-90℃；
步骤2、在70-90℃下保温至少1小时，优选1-3小时；
步骤3、降温至20-40℃，加入杀菌剂。
优选地，所述方法步骤中各组分的重量份数为：
优选地，所述脂肪酸选自硬脂酸、棕榈酸、油酸中的任意一种或多种。
优选地，所述多元醇选自丙三醇、1,2-丙二醇、乙二醇中的任意一种或多种。
优选地，所述无机改性剂选自磷酸钠、磷酸钾、三聚磷酸钠中的任意一种或多种。
优选地，所述碱选自二乙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的任意一种或多种。
优选地，所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、溴硝醇中的任意一种或多种。
本发明的第二个方面是提供一种造纸用水溶性润滑剂，其特征在于，由上述制备方法制备，制得的水溶性润滑剂的重量固含量5％-60％，在25℃时的粘度为1-750mPa·s，pH值为7-11。
本发明的第三个方面是上述造纸用水溶性润滑剂在造纸涂布中的应用。
本发明的第四个方面是提供一种应用上述造纸用水溶性润滑剂制得的造纸涂料，所述润滑剂的绝干质量为造纸涂料绝干质量的0.2％-0.6％。
本发明人发现，脂肪酸的基础上采用如磷酸钠等无机改性剂改性，并且体系中加入少量的多元醇，应用于造纸涂料中，能明显改善纸张的平滑度及光泽度。在碱的催化下，脂肪酸、无机改性剂、多元醇会发生一定的反应。在造纸涂料中，随着水分的蒸发，水溶性润滑剂的成分富集在涂层表面而使纸张的平滑度、光泽度有明显改善。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本发明的造纸用水溶性润滑剂应用于涂布纸的造纸涂料，能明显提高涂布纸的平滑度，改善纸张的光泽度，且制备工艺简单。
本发明的水溶性润滑剂是一种能满足造纸涂料用高性能、绿色环保的产品。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
本实施例提供一种造纸用水溶性润滑剂，其按照下列步骤得到：
(1)将100g硬脂酸、10g磷酸钠、5g二乙醇胺和135g去离子水加入反应釜中，混合均匀，完全溶解后升温至90℃；
(2)在90℃下、在1小时内逐滴加入20g丙三醇，然后90℃下保温1小时；
(3)降温至20℃，加入0.01g溴硝醇，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料；
(4)所得的水溶性润滑剂的重量固含量49.8wt％，粘度650mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH值为7.15(使用PHS-3C精密pH计测定)。
实施例2
本实施例提供一种造纸用水溶性润滑剂，其按照下列步骤得到：
(1)将100g棕榈酸、30g磷酸钾、20g氢氧化钠和1800g去离子水加入反应釜中，混合均匀，完全溶解后升温至70℃；
(2)在70℃下、在3小时内逐滴加入40g 1,2-丙二醇，然后70℃下保温3小时；
(3)降温至40℃，加入0.05g溴硝醇、0.1g 5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.05g2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料；
(4)所得的水溶性润滑剂的重量固含量10.1wt％，粘度8mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH值为10.85(使用PHS-3C精密pH计测定)。
实施例3
本实施例提供一种造纸用水溶性润滑剂，其按照下列步骤得到：
(1)将50g棕榈酸、50g油酸、10g磷酸钾、5g氢氧化钾、5g三亚乙基二胺和680g去离子水加入反应釜中，混合均匀，完全溶解后升温至80℃；
(2)在80℃下、在2小时内逐滴加入40g乙二醇，然后80℃下保温2小时；
(3)降温至25℃，加入0.07g 5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.05g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料；
(4)所得的水溶性润滑剂的重量固含量20.4wt％，粘度45mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH值为8.78(使用PHS-3C精密pH计测定)。
实施例4
本实施例提供一种造纸用水溶性润滑剂，其按照下列步骤得到：
(1)将100g油酸、5g磷酸钾、10g磷酸钠、6g二乙醇胺、7g氢氧化钠和293.43g去离子水加入反应釜中，混合均匀，完全溶解后升温至75℃；
(2)在75℃下、在2.3小时内逐滴加入30g 1,2-丙二醇，然后75℃下保温2.3小时；
(3)降温至25℃，加入0.02g溴硝醇、0.05g 5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料；
(4)所得的水溶性润滑剂的重量固含量35.2wt％，粘度108mPa·s(NDJ-1旋转粘度计测定)，pH值为9.78(使用PHS-3C精密pH计测定)。
对比例
按照中国专利CN1584204A制备润滑剂。
应用例
用实施例1-4和对比例，按下述配方配制造纸涂料：
去离子水适量，调整造纸涂料重量固含量为65％。
实验过程：
1)将95级重质碳酸钙、巴西瓷土和适量去离子水加入高速分散机，搅拌均匀后高速分散20-30分钟，至细度合格，低速下加入丁苯胶乳、润滑剂，搅拌均匀后，出料，100目筛网过滤；
2)将采用实施例1-4和对比例配制的造纸涂料用10#涂布棒在75g/m2铜板原纸上进行涂布，涂布量15g/m2，备用；
3)涂布压光条件：分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次(0.3MPa，85℃)，备用。
采用国际的方法对于纸张进行涂布性能测试。
判定标准：平滑度及光泽度越大，效果越好。
测试结果如下表：
平滑度s 涂布光泽度％ 印刷光泽度％
空白原纸 150 40 61
对比例 210 43 74
实施例1 249 51 81
实施例2 268 55 85
实施例3 266 53 83
实施例4 279 49 78
从上述应用结果可以看出，使用本发明实施例1-4制备的造纸用水溶性润滑剂，与对比例相比，应用于涂布纸的造纸涂料，能明显改善涂布纸的平滑度及光泽度。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种造纸用水溶性润滑剂的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
步骤1、将脂肪酸、无机改性剂、碱、水、多元醇在容器中混合均匀，完全溶解后升温至70-90℃；
步骤2、在70-90℃下保温至少1小时；
步骤3、降温至20-40℃，加入杀菌剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法步骤中各组分的重量份数为：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸选自硬脂酸、棕榈酸、油酸中的任意一种或多种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多元醇选自丙三醇、1,2-丙二醇、乙二醇中的任意一种或多种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无机改性剂选自磷酸钠、磷酸钾、三聚磷酸钠中的任意一种或多种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱选自二乙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的任意一种或多种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、溴硝醇中的任意一种或多种。
8.一种造纸用水溶性润滑剂，其特征在于，由权利要求1所述的制备方法制备，制得的水溶性润滑剂的重量固含量5％-60％，在25℃时的粘度为1-750mPa·s，pH值为7-11。
9.权利要求8所述造纸用水溶性润滑剂在造纸涂布中的应用。
10.一种应用权利要求8所述造纸用水溶性润滑剂制得的造纸涂料，其特征在于，所述润滑剂的绝干质量为造纸涂料绝干质量的0.2％-0.6％。
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