CN105507075A - 一种有机钛纸张表面增强剂及其制备方法 - Google Patents

一种有机钛纸张表面增强剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法。在反应器中加入一定比例硫酸钛、有机配位体A、有机配位体B、水，开始搅拌并水浴加热至70℃-80℃，然后在70℃-80℃下继续反应4h-5h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入适量的水和氯化镍搅拌均匀，降至室温出料，即可制得对纸张具有良好增强性能的有机钛表面增强剂。本发明所制有机钛纸张表面增强剂可与淀粉水溶液、PVA水溶液等高分子复配，用于纸张表面施胶，可同时大幅改善纸张的表面强度、裂断长、抗张强度等指标。

Description

一种有机钛纸张表面增强剂及其制备方法
【技术领域】
本发明属于纸张增强剂的制备技术领域，特别涉及一种有机钛纸张表面增强剂及其制备方法。
【背景技术】
近年来高速印刷机的发展和特种油墨的应用对纸张的物理强度(包括纸张抗张强度、表面强度、裂断长等)要求不断提高，而表面施胶技术是提高纸张质量的有效方法之一，其对改善纸页的表面性能以及改进纸页的物理性能起着重要作用。目前所用表面施胶一般采用淀粉作为主体，有些厂家为了提高纸张表面强度加入一定量的聚乙烯醇，然后再加入可提高纸张防水性、防油性、表面强度等物理指标的造纸助剂，但目前所采用的聚丙烯酸酯类、聚氨酯类表面施胶剂对纸张防水性等性能的提升具备较好效果，而对纸张的物理强度的提升较弱，难以满足印刷行业对纸张强度的要求。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法。本发明产品大幅度提高纸张物理强度和耐水性，制备过程中不添加有机溶剂、表面活性剂等，对环境友好。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数计，在干燥反应器中加入3-8份硫酸钛和0.3-2.8份水进行搅拌溶解，完全溶解后加入2-10份有机配位体A和0.5-2.5份有机配位体B，搅拌并将体系加热至70℃-80℃，继续反应直至体系完全变成透明状的有机钛络合物，向有机钛络合物中复配加入20-80份水和1-5氯化镍搅拌均匀，冷却至室温出料，即制得有机钛纸张表面增强剂；
所述有机配位体A为羟基类化合物；所述有机配位体B为酰胺类化合物。
所述有机配位体A为柠檬酸、乳酸、葡萄糖中的一种或两种以上任意配比的混合物。
所述有机配位体B为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。
所述硫酸钛为八水硫酸钛、九水硫酸钛中的一种或两种以上任意配比的混合物。
所述氯化镍为无水氯化镍、六水氯化镍中的一种或两种以上任意配比的混合物。
一种有机钛纸张表面增强剂，由有机钛络合物、水和氯化镍复配而成，其中，有机钛络合物由可溶性钛盐、有机配位体A、有机配位体B和水制得，所述有机配位体A为羟基酸类化合物；所述有机配位体B为酰胺类化合物。
按质量份数，有机钛络合物由3-8份硫酸钛、2-10份有机配位体A、0.5-2.5份有机配位体B、0.3-2.8份水制成，再复配20-80份水和1-5氯化镍复制得有机钛纸张表面增强剂。
所述有机配位体A为柠檬酸、乳酸、葡萄糖中的一种或两种以上任意配比的混合物。
所述有机配位体B为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的制备方法是在硫酸钛溶液的酸性体系中，进行硫酸钛和有机配位体A和B的配位络合，然后在其络合物水溶液中加入氯化镍，抑制硫酸钛在水中的水解反应，提高其水基产品的稳定性。本发明的关键在于选择合适的能够与硫酸钛形成络合物的有机配位体，尤其是羟基类化合物和酰胺类化合物在作为络合配位体时，相互促进，尤其是酰胺键的络合能力大大提高，两种配合体的协同作用有助于在酸性条件下通过与硫酸钛的配位络合形成有机钛络合物，并在其络合物的水溶液中加入氯化镍，抑制硫酸钛在水中的水解反应，提高其水基产品的稳定性。同时在纸张干燥过程中有机钛络合物又可与淀粉或PVA等高分子在纸张表面和内部形成密集交联网络，从而大幅度提高纸张物理强度和耐水性。本发明产品制备过程中不添加有机溶剂、表面活性剂等，对环境友好。
进一步，有机配位体A采用柠檬酸、乳酸、葡萄糖等，不添加有机溶剂，满足环保要求。
进一步，有机配位体B为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等，酰胺键与钛络合能力强，且后期容易与纸纤维、表面施胶用淀粉、PVA等高分子链段上的羟基进行交联络合，提高纸张的性能。
本发明产品无VOC、表面活性剂，具有无毒、安全、交联速度和密度高等优点。同时通过有机硫酸钛增强剂与淀粉、PVA水溶液复配，与纸纤维、表面施胶用淀粉、PVA等高分子链段上的羟基进行交联络合，可大幅改善纸张的表面强度、裂断长、抗张强度等指标。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明(按质量份数计)：
实施例1
在干燥反应器中5份九水硫酸钛、5.5份乳酸、1份N,N-二甲基甲酰胺、0.5份水，开始搅拌并将体系加热至70℃，然后在70℃下继续反应4h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入50份水和1份六水氯化镍搅拌均匀，然后降至室温出料，即可制得对纸张具有优异增强性能的有机钛表面增强剂。
实施例2
在干燥反应器中3份硫酸钛、4份柠檬酸、2份N,N-二甲基甲酰胺、1份水，开始搅拌并将体系加热至75℃，然后在75℃下继续反应5h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入40份水和1.5份无水氯化镍搅拌均匀，然后降至室温出料，即可制得对纸张具有优异增强性能的有机钛表面增强剂。
实施例3
在干燥反应器中7份硫酸钛、6份柠檬酸、2份N,N-二甲基乙酰胺、1.5份水，开始搅拌并将体系加热至80℃，然后在80℃下继续反应5h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入70份水和3份氯化镍搅拌均匀，然后降至室温出料，即可制得对纸张具有优异增强性能的有机钛表面增强剂。
实施例4
在干燥反应器中8份八水硫酸钛、9.5份乳酸、2.2份N,N-二甲基乙酰胺、2份水，开始搅拌并将体系加热至70℃，然后在70℃下继续反应5h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入75份水和4份六水氯化镍搅拌均匀，然后降至室温出料，即可制得对纸张具有优异增强性能的有机钛表面增强剂。
实施例5
在干燥反应器中6份九水硫酸钛、3份葡萄糖、2.5份N,N-二甲基甲酰胺、1.5份水，开始搅拌并将体系加热至70℃，然后在70℃下继续反应5h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入35份水和1份六水氯化镍搅拌均匀，然后降至室温出料，即可制得对纸张具有优异增强性能的有机钛表面施胶增强剂。
不同实施例制备得到的有机钛表面施胶增强剂在纸张上的应用实验，结果对比见表1：
表1
由上表可以看出，利用本发明制得的有机钛表面施胶增强剂对纸张进行施胶，其施胶后的纸样抗张拉力、表面强度、裂断长及施胶度等指标均高于未施胶纸样，纸张物理强度和耐水性大大提高。
实施例6
在干燥反应器中3份八水硫酸钛、1份柠檬酸和乳酸、0.5份N,N-二甲基乙酰胺、0.3份水，开始搅拌并将体系加热至70℃，然后在70℃下继续反应4h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入20份水和1份六水氯化镍搅拌均匀，然后降至室温出料，即可制得对纸张具有优异增强性能的有机钛表面增强剂。
实施例7
在干燥反应器中8份九水硫酸钛、10份柠檬酸和乳酸、2.5份N,N-二甲基乙酰胺、2.8份水，开始搅拌并将体系加热至80℃，然后在80℃下继续反应4.5h，直至体系完全变成透明状，最后复配加入80份水、5份无水氯化镍和六水氯化镍搅拌均匀，然后降至室温出料，即可制得对纸张具有优异增强性能的有机钛表面增强剂。

Claims (9)

1.一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按质量份数计，向干燥反应器中加入3-8份硫酸钛和0.3-2.8份水进行搅拌溶解，完全溶解后加入2-10份有机配位体A和0.5-2.5份有机配位体B，搅拌并将体系加热至70℃-80℃，继续反应直至体系完全变成透明状的有机钛络合物，向有机钛络合物中复配加入20-80份水和1-5氯化镍搅拌均匀，冷却至室温出料，即制得有机钛纸张表面增强剂；
所述有机配位体A为羟基类化合物；所述有机配位体B为酰胺类化合物。
2.根据权利要求1所述的一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法，其特征在于：所述有机配位体A为柠檬酸、乳酸、葡萄糖中的一种或两种以上任意配比的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法，其特征在于：所述有机配位体B为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法，其特征在于：所述硫酸钛为八水硫酸钛、九水硫酸钛中的一种或两种以上任意配比的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种有机钛纸张表面增强剂的制备方法，其特征在于：所述氯化镍为无水氯化镍、六水氯化镍中的一种或两种以上任意配比的混合物。
6.一种有机钛纸张表面增强剂，其特征在于：由有机钛络合物、水和氯化镍复配而成，其中，有机钛络合物由可溶性钛盐、有机配位体A、有机配位体B和水制得，所述有机配位体A为羟基酸类化合物；所述有机配位体B为酰胺类化合物。
7.根据权利要求6所述的一种有机钛纸张表面增强剂，其特征在于：按质量份数，有机钛络合物由3-8份硫酸钛、2-10份有机配位体A、0.5-2.5份有机配位体B、0.3-2.8份水制成，再复配20-80份水和1-5氯化镍复制得有机钛纸张表面增强剂。
8.根据权利要求6所述的一种有机钛纸张表面增强剂，其特征在于：所述有机配位体A为柠檬酸、乳酸、葡萄糖中的一种或两种以上任意配比的混合物。
9.根据权利要求6所述的一种有机钛纸张表面增强剂，其特征在于：所述有机配位体B为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。
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