CN104404824A - 一种星形聚合物造纸分散剂及其制备方法 - Google Patents

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刘彭城
汪艳
陈建波
张冉
李大强
王全飞
陶阿晖
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Abstract

本发明公开一种星形聚合物造纸分散剂及其制备方法，由以下原料共聚而成，丙烯酰胺单体30%-35%，丙烯酸钠单体15%-25%，丙烯腈单体1%-4%，甲基丙烯酰胺单体3%-4%，2-丙烯酸铵-2-甲基丙烷磺酸盐单体6%-7%，余量为蒸馏水；通过五种单体共聚可以形成带侧基的直链结构的聚合物，AMPS的引入可以使得这种聚合物的溶解速度，由原来的60-90min提快到40-60min，AAM和AMPS带有侧基使得聚合物与纸浆纤维充分接触，分子的尾翼相互缠结缔合，缔合成片状大分子，在与纸浆纤维混合后，其侧面游动的侧翼会有效地抓捕纤维，使得纤维成为有序排列，从而达到有效分散。

Description

一种星形聚合物造纸分散剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及分散剂技术领域，具体涉及一种造纸分散剂星型聚合物及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的持续高位增长，人民的生活质量在不断提高，市场上生活用纸的用量和品种日益增多，也使生活用纸市场呈现出不同的发展态势。市场对于生活用纸企业的重要性越来越明显，提高产品质量，降低成本，发展现代化的生活用纸规模生产企业是大势所趋。
在造纸工业中，需要使用许多造纸化学助剂来解决分散助留、助滤等诸多问题，而分散剂的加入可以解决造纸过程中的分散问题，减少纤维絮聚缠结，从而生产出均度稳定，性能良好的纸张。造纸分散剂具有分散效率高，涂料粘度稳定、泡沫少、无毒、无腐蚀性，可使涂料固含量提高，且流动性和耐擦洗性好，能保持纸品光泽度，不易变霉。
造纸工业中使用的分散剂品种很多，而水溶性聚合物是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。目前，它在浆料分散方面用得较多，其典型代表为聚氧化乙烯和聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺作为分散剂能够降低原材料的流失和对环境的污染；提高纸张的强度；提高的抗撕性和多孔性，以改进视觉和印刷性能；可以提高抄造车速，节省打浆时间，降低能源消耗,具有显著的经济效益。目前多数造纸用聚丙烯酰胺溶解性和粘度需要提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种水溶性好、粘度高、溶解速度快的造纸用星型聚合物分散剂。
本发明的另一个目的在于提供一种上述星型聚合物造纸分散剂的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：
一种星形聚合物造纸分散剂，其特征在于，是由以下原料共聚而成，以质量百分比计，丙烯酰胺（AM）30%-35%，丙烯酸钠（AAN）15%-25%，丙烯腈（AN）1%-4%，甲基丙烯酰胺（AAM）3%-4%，2-丙烯酸铵-2-甲基丙烷磺酸盐（AMPS）6%-7%，余量为蒸馏水。
制备上述星形聚合物造纸分散剂的方法，其特征在于，按所述比例将五种单体与蒸馏水混和，搅拌溶解30min，配制成溶液；调整溶液的pH值至6.8                                                0.5，继续搅拌溶液熟化1h，调整溶液的温度至161℃；通N2除O2，然后向溶液中加入引发剂诱发15-20min，诱发过程中观察溶液是否升温，当出现3℃的温升，视为引发成功，否则需要重新加入引发剂再次引发，引发成功后产生自由基使单体发生聚合，在保温密闭条件下直至升温结束，保温2h。
所述引发剂的用量为单体总质量的0.01-1%。
所述引发剂包括偶氮化合物，氧化剂及氧化还原体系。
所述偶氮化合物为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(V65)、偶氮二异丁基脒盐酸盐(V50)中的一种或几种；所述氧化剂为过氧化苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢和叔丁基过氧化物中的一种或几种；所述氧化还原体系是由还原剂与氧化剂组成而成，体系中还原剂为有机胺、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、低价金属盐中的一种或几种，体系中氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或几种。
有益效果：本发明通过AM、AN、AAN、AMPS和AAM五种单体共聚可以形成带侧基的直链结构的聚合物。AMPS的引入可以使得这种聚合物的溶解速度，由原来的60-90min提快到40-60min。AAM和AMPS带有侧基使得聚合物与纸浆纤维充分接触，分子的尾翼相互缠结缔合，缔合成片状大分子，在与纸浆纤维混合后，其侧面游动的侧翼会有效地抓捕纤维，使得纤维成为有序排列，从而达到有效分散。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所提供的星形聚合物分散剂及制备方法做详细说明。
实施例1
各单体与水的质量百分比：AM:AAN:AN:AMPS:AAM:H2O=32：20：3：6.5：3.5：35。
溶液的配制：在2000ml烧杯中加入蒸馏水350g，加入AM单体320g，AAN单体200g，加入AN单体30g，加入AMPS单体65g，加入AAM单体35g，搅拌溶解30min，在搅拌条件下缓慢加入NaOH使pH至6.4，继续搅拌溶液熟化1h。
溶液的调整：再次调节pH值到6.80.5，调节温度161℃。
溶液的聚合：吹氮气除氧25-30min，在氮气的保护下依次加入引发剂V65 0.5g，V50 0.05g，叔丁基过氧化物0.06g，过硫酸铵0.04g，亚硫酸氢钠0.04g，停止吹氮气并将反应容器密闭，诱发15-20min，观察是否有温升，当有3℃的温升，视为引发成功，否则需要重要新加入催化剂再次引发。在保温密闭条件下直至升温结束，保温2h。
产品的后处理：将已聚合好的胶体进行造粒，烘干，粉碎成20目，编号为T-1等候检测。
实施例2
各单体与水的质量百分比：AM:AAN:AN:AMPS:AAM:H2O=30：15：1：6：3：45。
溶液的配制：在2000ml烧杯中加入蒸馏水450g，加入AM单体300g，AAN单体150g，加入AN单体10g，加入AMPS单体60g，加入AAM单体30g，搅拌溶解30min，在搅拌条件下缓慢加入NaOH使pH至6.8，继续搅拌溶液熟化1h。
溶液的调整：再次调节pH值到6.80.5，调节温度161℃。
溶液的聚合：吹氮气除氧25-30min，在氮气的保护下依次加入引发剂V65 1.0g，AIBN 0.05g，过氧化苯甲酰0.08g，过硫酸钠0.06g，亚硫酸氢钠0.06g，停止吹氮气并将反应容器密闭，诱发15-20min，观察是否有温升，当有3℃的温升，视为引发成功，否则需要重要新加入引发剂再次引发。在保温密闭条件下直至升温结束，保温2h。
产品的后处理：将已聚合好的胶体进行造粒，烘干，粉碎成20目，编号为T-2等候检测。
实施例3
各单体与水的质量百分比：AM:AAN:AN:AMPS:AAM:H2O=35：15：1：6：3：40。
溶液的配制：在2000ml烧杯中加入蒸馏水400g，加入AM单体350g，AAN单体150g，加入AN单体10g，加入AMPS单体60g，加入AAM单体30g，搅拌溶解30min，在搅拌条件下缓慢加入NaOH使pH至6.8，继续搅拌溶液熟化1h。
溶液的调整：再次调节pH值到6.80.5，调节温度161℃。
溶液的聚合：吹氮气除氧25-30min，在氮气的保护下依次加入引发剂AIBN 2.0g，V50 0.09g，过氧化苯0.07g，过硫酸钾0.1g，二乙胺0.1g，停止吹氮气并将反应容器密闭，诱发15-20min，观察是否有温升，当有3℃的温升，视为引发成功，否则需要重要新加入引发剂再次引发。在保温密闭条件下直至升温结束，保温2h。
产品的后处理：将已聚合好的胶体进行造粒，烘干，粉碎成20目，编号为T-3等候检测。
实施例4
各单体与水的质量百分比：AM:AAN:AN:AMPS:AAM:H2O=30：25：4：7：4：30。
溶液的配制：在2000ml烧杯中加入蒸馏水300g，加入AM单体300g，AAN单体250g，加入AN单体40g，加入AMPS单体70g，加入AAM单体40g，搅拌溶解30min，在搅拌条件下缓慢加入NaOH使pH至7.2，继续搅拌溶液熟化1h。
溶液的调整：再次调节pH值到6.80.5，调节温度161℃。
溶液的聚合：吹氮气除氧25-30min，在氮气的保护下依次加入引发剂V65 2.5g，V50 0.07g，过氧化氢0.1g，过硫酸铵0.08g，己二胺0.08g，停止吹氮气并将反应容器密闭，诱发15-20min，观察是否有温升，当有3℃的温升，视为引发成功，否则需要重要新加入引发剂再次引发。在保温密闭条件下直至升温结束，保温2h。
产品的后处理：将已聚合好的胶体进行造粒，烘干，粉碎成20目，编号为T-4等候检测。
实施例5
各单体与水的质量百分比：AM:AAN:AN:AMPS:AAM:H2O=32：20：1：6：3：38。
溶液的配制：在2000ml烧杯中加入蒸馏水380g，加入AM单体320g，AAN单体200g，加入AN单体10g，加入AMPS单体60g，加入AAM单体30g，搅拌溶解30min，在搅拌条件下缓慢加入NaOH使pH至6.8，继续搅拌溶液熟化1h。
溶液的调整：再次调节pH值到6.80.5，调节温度161℃。
溶液的聚合：吹氮气除氧25-30min，在氮气的保护下依次加入引发剂AIBN 3.0g，叔丁基过氧化物0.09g，过硫酸钾0.1g，亚硫酸氢钠0.1g，停止吹氮气并将反应容器密闭，诱发15-20min，观察是否有温升，当有3℃的温升，视为引发成功，否则需要重要新加入引发剂再次引发。在保温密闭条件下直至升温结束，保温2h。
产品的后处理：将已聚合好的胶体进行造粒，烘干，粉碎成20目，编号为T-5等候检测。
对上述实施例产品进行基本性能检测，结果如下表
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种星形聚合物造纸分散剂，其特征在于，是由以下原料共聚而成，以质量百分比计，丙烯酰胺单体30%-35%，丙烯酸钠单体15%-25%，丙烯腈单体1%-4%，甲基丙烯酰胺单体3%-4%，2-丙烯酸铵-2-甲基丙烷磺酸盐单体6%-7%，余量为蒸馏水。
2.权利要求1所述的一种星形聚合物造纸分散剂的制备方法，其特征在于，按所述比例将五种单体与蒸馏水混和，搅拌溶解30min，配制成溶液；调整溶液的pH值至6.8                                               0.5，继续搅拌溶液熟化1h，调整溶液的温度至161℃；通N2除O2，在氮气的保护下向溶液中加入引发剂诱发15-20min，诱发过程中观察溶液是否升温，当出现3℃的温升，视为引发成功，否则需要重新加入引发剂再次引发，引发成功后产生自由基使单体发生聚合，在保温密闭条件下直至升温结束，保温2h，聚合好的胶体进行造粒，烘干，粉碎即得成品。
3.根据权利要求2所述一种星形聚合物造纸分散剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂的用量为单体总质量的0.01-1%。
4.根据权利要求3所述一种星形聚合物造纸分散剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括偶氮化合物，氧化剂及氧化还原体系。
5.根据权利要求4所述一种星形聚合物造纸分散剂的制备方法，其特征在于，所述偶氮化合物为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或几种；所述氧化剂为过氧化苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢和叔丁基过氧化物中的一种或几种；所述氧化还原体系是由还原剂与氧化剂组成而成，体系中还原剂为有机胺、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、低价金属盐中的一种或几种，体系中氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或几种。
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